退火温度对MXene屏蔽性能影响的探究

Ti₃C₂T_x MXenes以其独特的层状结构和优异的导电性，在电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景。然而，它们的热稳定性与电磁屏蔽性能之间的关系仍缺乏了解。此外，由于刻蚀环境的复杂性，Ti₃C₂T_x表面存在的一些基团，对其热性能和电磁性能有很大的影响。

成果简介

近日，西北工业大学的Biao Ji教授和Juanli Deng教授在国际著名期刊Carbon发表了题目为“Electromagnetic shielding behavior of heat-treated Ti₃C₂T_x MXene accompanied by structural and phase changes”的论文。采用热处理工艺，评估了热处理对这些表面基团的去除效果。此外，还详细研究了Ti₃C₂T_x的结构、相和电磁屏蔽性能随热处理温度变化的演化。 1100°C热处理后，Ti₃C₂T_x发生改变，Ti₃C₂T_x的衍生物Multilayer-TiC仍表现出良好的屏蔽性能，这可以归因于表面基团的消除，层状结构的保留和无定形C的增加。总吸收屏蔽效能和吸收屏蔽效能分别达到76.1 dB和61.3 dB，导电率为265 S/m。这项研究对Ti₃C₂T_x在高温电磁屏蔽领域的应用具有重要价值。

图 1 Ti₃C₂T_x的制备示意图。

图 2 Ti₃C₂T_x的形貌和结构。

图 3 热处理Ti₃C₂T_x的形貌和结构。

图 4 热处理Ti₃C₂T_x的晶型。

图 5 热处理Ti₃C₂T_x的化学结构。

图 6 热处理过程中Ti₃C₂T_x的结构演化。

图 7 热处理Ti₃C₂T_x的介电性能。

图 8 热处理Ti₃C₂T_x的屏蔽性能。

图 9 屏蔽机理。

图 10 热处理Ti₃C₂T_x与其它材料屏蔽性能的对比。

结 论

综上所述，采用一些测试方法，对Ti₃C₂T_x的结构、相和电磁屏蔽性能随热处理温度变化的演化进行了研究，并分析了温度和电磁屏蔽性能之间的关系。t<950℃时，可以消除表面上的-O、-OH和一些F基团，从而一定程度上提高Ti₃C₂T_x MXenes的电导率和电磁屏蔽性能。950℃≤t≤1100℃时，Ti₃C₂T_x的歧化随着M-TiC的形成而加剧。90 wt%M-TiC/石蜡复合材料的总屏蔽效能及吸收屏蔽效能分别达到76.1 dB和61.3 dB。>1100℃时，多层结构开始被破坏，导电性能和电磁屏蔽性能急剧降低。这项工作对提高MXene的屏蔽性能和拓宽其应用具有重要的价值。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862232030364X

信息来源： MXene学术