一、研究背景：
隨著科技飛速發展，電子產品不斷更新升級，給人們生活帶來了更多便捷，如今小型化成為了電子器件最重要的發展趨勢之一，電子元器件的設計尺寸已縮小至納米級別。筆記本電腦、GPS和移動電話等電子產品都會因電磁波干擾產生雜訊，影響通訊品質，電子設備發射的電磁波不但影響自身設備和其他設備的正常運行，還可能對人體和自然環境產生不利影響，因此防電磁干擾已是必備而且勢在必行的製程，電子器件的小型化對納米尺度的電磁屏蔽提出了要求。MXene材料是一類具有二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料，其外形類似於片片相疊的薯片。第一個MXene成員在2011年首次被美國德雷塞爾（Drexel）大學Yury Gogotsi教授課題組合成出來。目前該類材料已在多個材料研究領域（如能源、光學、催化等）引發了全世界的關注。
二、研究成果近日，美國德雷塞爾大學 Yury Gogotsi 、韓國科學技術院的Sang Ouk Kim和Chong Min Koo合作（共同通訊作者）報道了一種通過二維Ti3C2Tx層層自組裝得到的電磁屏蔽MXene薄膜，單層薄膜實現20%的電磁波有效屏蔽，24層（厚約55 nm）薄膜呈現99%的電磁屏蔽性能（20 dB），絕對屏蔽性能值達到3.89 ×106dB cm2g−1，並結合理論模型解釋電磁屏蔽機理，研究表明，該材料多重反射損耗佔主導作用，表面反射與吸收同樣發揮了作用，這種納米厚度的溶液可加工型MXene材料為輕質、便攜、微型的下一代電子設備電磁屏蔽性能研究提供了借鑑。相關工作以“Electromagnetic Shielding of Monolayer MXene Assemblies”為題發表在國際著名期刊 《Advanced Materials》上。
三、圖文速遞
圖1 界面自組裝MXene薄膜 (A) Ti3AlC2 和 Ti3C2Tx的XRD圖; (B、C) Ti3C2Tx 的SEM及TEM圖; (D、E) 單層MXene薄膜AFM、TEM圖; (F、G) 單層MXene薄膜及5層MXene薄膜的斷面TEM圖; (H、I、J) 光學照片; (K) 不同層數MXene薄膜的紫外可見投射光譜; (L) 薄層電阻及吸光度測試
圖2 MXene薄膜熱處理效應 (A)不同溫度退火下3層MXene薄膜XRD圖; (B) 薄層電阻及d-spacing; (C、D) MXene薄膜XPS圖; (E) 3層MXene薄膜電荷載流子遷移率及密度; (F) 接觸角測試
圖3 不同層數MXene 薄膜電磁屏蔽性能測試 (A、B) 退火前及400 ℃退火後X波段下電磁屏蔽ST值；(C) 8.2 GHz下電磁屏蔽性能ST值；(D) SET, SER及 SEA實驗值；(E) ST值實驗值及模擬值對比；(F)不同屏蔽材料電磁屏蔽性能SE值對比；(G) 不同屏蔽材料在20 nm厚度時ST值對比; (H) 不同屏蔽材料絕對屏蔽性能值SSE/t
四、研究小結
總而言之，這篇文章報道了一種具有優異電磁屏蔽性能的Ti3C2Tx MXene自組裝薄膜，並有望用於下一代輕便、柔性、微型電子器件中，這種納米厚度的薄膜可能會替代當前較重的金屬箔及毫米厚度的碳複合材料。目前微米級厚度Ti3C2Tx材料的電導率已經超過10000 S cm−1，並且超過30種MXene材料可以使用，高性能超薄二維MXene電磁屏蔽薄膜有望通過溶液處理工藝大規模製備。
小編組建了“電磁屏蔽”交流群，有意者添加小編微信：polymer-xiang，備註：名字-單位-研究方向，一起參與討論）
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https://doi. org/10.1002/adma.201906769
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