【Chem. Eng. J. 精选】核壳SiO₂@Ti₃C₂Tx工程：面向超薄电磁波吸收材料

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研究背景

随着通信技术的快速发展，电磁波污染已经成为一种真正的危险，它不仅影响通讯设备的运行，还在一定程度上危害人类的身体健康。因此，电磁波吸收（EMA）材料越来越受到研究者的关注。

作为一种新的典型的二维材料，过渡金属碳化物和氮化物（MXene）具有超高的金属导电性，大的比表面积，以及表面大量的极性端基（-OH，-F），可以为各种相（如磁性单元、聚合物和纳米级物质）提供活性位点，增加其极化行为。因此，MXene可能为提高EMA材料的吸收性能带来新的机会。然而，Ti3C2Tx MXene纳米片的自堆积行为以及过高的介电常数严重影响了其电磁波吸收性能。本文作者以SiO2为模板，通过静电组装和氢键作用，设计了核壳结构的SiO2@Ti3C2Tx复合材料，抑制了Ti3C2Tx MXene纳米片的自堆积，并研究了SiO2@Ti3C2Tx的界面行为、微观形貌和表面化学状态。揭示了SiO2@Ti3C2Tx复合材料的微波响应特性，并获得薄涂层、宽频带、强吸收的轻质吸波材料。

近期，郑州大学张锐教授、范冰冰副教授团队发表新型二维MXene复合材料在电磁波吸收领域的最新研究，第一作者为郑州大学硕士研究生牛欢欢，范冰冰副教授和李娅娅博士为共同通讯作者，相关论文发表在Chemical Engineering Journal期刊上。

图文导读

总结

本文通过静电组装和氢键作用，设计了SiO2@Ti3C2Tx的核壳结构。Ti3C2Tx MXene纳米片包裹带正电的改性SiO2球体。利用矢量网络分析仪研究了不同引入量的SiO2对Ti3C2Tx MXene纳米片的电磁波吸收性能的影响。与纯Ti3C2Tx MXene纳米片相比，SiO2@Ti3C2Tx复合材料拥有大量的异质界面，并能诱发界面极化。而且SiO2抑制Ti3C2Tx MXene纳米片的自堆积，降低其介电常数，优化了阻抗匹配。就上述优点而言，SiO2@Ti3C2Tx复合材料在厚度仅为1.3毫米时表现出改进的EMA性能为-58.01 dB，并在厚度为1-3毫米时拓宽了有效吸收带宽（15.04 GHz）。