輕便、薄、屏蔽效果好、機(jī)械性能好的電磁干擾(EMI)屏蔽材料是柔性便攜電子產(chǎn)品的重要要求。二維碳化鈦(Ti
3C
2T
x MXene)在滿足這些要求方面具有巨大的潛力，因?yàn)橥ㄟ^(guò)溶液加工可以很容易地制備超薄導(dǎo)電薄膜。然而，由于存在空洞和褶皺以及較差的薄片排列，產(chǎn)生較強(qiáng)的原始MXene薄膜仍然面臨挑戰(zhàn)。在這項(xiàng)工作中，高性能的原始MXene薄膜是通過(guò)空間封閉蒸發(fā)方法與控制濕膜厚度。當(dāng)鑄態(tài)分散層足夠薄時(shí)，在蒸發(fā)過(guò)程中蒙皮效應(yīng)被抑制，產(chǎn)生的薄膜具有更好的鱗片排列和更少的結(jié)構(gòu)缺陷。因此，原始MXene薄膜提供了707 MPa的超高抗拉強(qiáng)度和66 GPa的高模量，以及16600 S cm
-1的高導(dǎo)電率。MXene薄膜的高電導(dǎo)率和固有層壓結(jié)構(gòu)使其在x波段具有優(yōu)異的EMI屏蔽性能(對(duì)于1.0 μm厚的薄膜，48.4 dB和1.3 × 105 dB cm
−2 g
−1)，為文獻(xiàn)報(bào)道的最高值。
圖1. (a) SCE方法的說(shuō)明和濕膜厚度的定義。(b)濾過(guò)(左)和SCE(右)MXene薄膜的光學(xué)圖像。反射的“MXene”圖案由白色箭頭標(biāo)記。(c)一卷SCE-5膠片。(d) MXene薄膜的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線。(e)說(shuō)明在蒸發(fā)誘導(dǎo)組裝期間厚和薄濕膜的干燥過(guò)程。
圖2. MXene薄膜的表面形貌。
圖3. (a) x射線入射方向示意圖。(b, c) FL, SCE- 1000, SCE-60和SCE-5的散射模式(b)和相應(yīng)的方位圖(c)。(d)薄膜的XRD圖案。e) SCE MXene薄膜的楊氏模量和拉伸強(qiáng)度的比較。(f, g)說(shuō)明落差影響和擴(kuò)散的過(guò)程。(h)表面錨定效應(yīng)說(shuō)明。
圖4. (a) SCE MXene薄膜的抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率與濕膜厚度的關(guān)系。(b) SCE-5膜的抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率與以往研究的比較，見(jiàn)表S1。在這個(gè)作品中，空的圓圈代表復(fù)合膠片，實(shí)心的方塊代表原始膠片，紅星代表膠片。(c)不同厚度MXene薄膜的SE。(d) SCE-5 flms與既往研究的SSE/t比較，見(jiàn)表S2。(e, f) PET基板上的柔性MXene NFC天線。
圖5. (a, b)氧化石墨烯(a)和蛭石(b)薄膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。(c) SCE薄膜的抗拉強(qiáng)度與以往報(bào)道的比較。
相關(guān)科研成果由中國(guó)科學(xué)院有機(jī)光電子與分子重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Chun Li等人于2023年發(fā)表在ACS Nano（https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01697）上。原文：Robust Pristine MXene Films with Superhigh Electromagnetic Interference Shielding E?ectiveness via Spatially Confned Evaporation。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
