將不同的2D納米材料構造為混合材料是制造高性能微波吸收(MA)材料的有效方法。形成的異質界面提供了新的損耗機制,以彌補單一材料在衰減電磁能方面的不足。對于實際應用,微波吸收器在低頻范圍內具有重量輕和薄的性能是更理想的。在這里,由氧化石墨烯(GO)和Ti
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x MXene構成的混合氣凝膠微球是通過快速冷凍輔助靜電紡絲制造的。結合Ti
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x MXene和GO之間的電導率差異,新生成的異質界面和豐富的表面基團,Ti
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x MXene@GO混合氣凝膠微球(M@GAMS)表現出優化的阻抗匹配和改進的MA性能。此外,獨特的氣凝膠結構不僅為這種吸收器提供了重量輕的優點,而且在注入電磁波時也延長了衰減路徑。填料填充量僅為10.0 wt%,厚度僅為1.2 mm,相當低,優化的M@GAMS具有14.2 GHz時的反射損耗(RL)為-49.1 dB。更重要的是,M@GAMS在S頻段上具有有效的MA,而RL在2.1 GHz時的厚度為5.0 mm,達到-38.3 dB。我們相信,M@GAMS為設計高效的MA吸收器(尤其是低頻)提供了新的機會。
Figure 1. 混合氣凝膠的形態表征。制備的氣凝膠的SEM圖像(a)GAMS,(b)XM=30的M@GAMS和(c)MAMS。插圖是相應氣凝膠的整體視圖,(a'-c')分別是對應于(a-c)的高放大率圖。
Figure 2. 混合氣凝膠的結構分析。(a)M@GAMS(XM=30)的TEM圖像,以及(b)相應的高倍率圖像。(c)M@GAMS的選定區域和結果用于元素分布分析,(d-g)分別為Ti、C、F和O的分布圖。
Figure 3. M@GAMS在處理過程中的組裝機制。
Figure 4. 對于GAMS和MAMS,計算的反射損耗(a);M@GAMS,XM為10(b),30(c),50(d)和80(e),厚度為0.5-5.0毫米;(f)具有不同XM的M@GAMS,在S波段的反射損耗,其厚度在括號中列出。
Figure 5. M@GAMS吸收機制的示意圖。
相關研究成果于2020年由西南交通大學Fanbin Meng和Zuowan Zhou課題組,發表在Chemical Engineering Journal上。原文:Electrospun generation of Ti
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x MXene@graphene oxide hybrid aerogel microspheres for tunable high-performance microwave absorption。
轉自《石墨烯雜志》公眾號: