退火温度对MXene屏蔽性能影响的探究
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详细介绍
Ti3C2Tx 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,Ti3C2Tx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 Ti3C2Tx 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Ti3C2Tx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,Ti3C2Tx发生改变,Ti3C2Tx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Ti3C2Tx在高温电磁屏蔽领域的应用具有重要价值。
图 1 Ti3C2Tx的制备示意图。
图 2 Ti3C2Tx的形貌和结构。
图 3 热处理Ti3C2Tx的形貌和结构。
图 4 热处理Ti3C2Tx的晶型。
图 5 热处理Ti3C2Tx的化学结构。
图 6 热处理过程中Ti3C2Tx的结构演化。
图 7 热处理Ti3C2Tx的介电性能。
图 8 热处理Ti3C2Tx的屏蔽性能。
图 9 屏蔽机理。
图 10 热处理Ti3C2Tx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Ti3C2Tx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Ti3C2Tx MXenes的电导率和电磁屏蔽性能。950℃≤t≤1100℃时,Ti3C2Tx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:
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