二维金属碳化物 的电磁干扰屏蔽
参考文献
• [1] Faisal Shahzad,Mohamed Alhabeb,Christine B.Hatter,Babak Anasori,Soon Man Hong,Chong Min Koo,Yury Gogotsi, marerials science. 353 (2016) 6304.
Conclusion
这种新型二维结构材料即二维过渡金属碳化物 或碳氮化物，即MXenes，它具有石墨烯高比表 面积、高电导率的特点，又具备组分灵活可调， 最小纳米层厚可控等优势，已在储能、吸附、 传感器、导电填充剂等领域展现出巨大的潜力。
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不同厚度Ti3C2Tx的屏蔽性能
Results and Discussion
屏蔽性能高主要来自以下几点：
1.反射：材料表面拥有大量的自由电子，入射电磁波一部分直接被反射； 2.欧姆损耗：一部分入射的电磁波，由于材料内部的高电子密度，形成感应电流，带 来了欧姆损耗，能量衰减； 3.多层结构：材料本身的多层结构导致电磁波在层间不断重复1、2过程，最终能量以 热能形式散出； 4.层间尾部官能团（Tx）：这些官能团与Ti形成偶极子将引起极化损耗
Ti3C2Tx的电导率 远高于其他Mxenes材料
复合材料Ti3C2Tx-SA中，电导 率随着SA的增加会衰减，但 在较高Ti3C2Tx比例下，电导 率还是处于较高水平
Results and Discussion
Ti3C2Tx的屏蔽性能远高于其他Mxenes材料（2.5μm）
各混合组分复合材料屏蔽性能（8-9μm）
得到Ti3AlC2粉末
Materials and experimental Ti3C2Tx 合成
蚀刻剂：1g LiF / 20ml 6mol/L HCl
将1g Ti3AlC2 粉末倒入事先配好的蚀刻剂中，35℃ 反应24h
离心、清洗，取深绿色上清液(约1.5mg/ml)，即Ti3C2Tx ，真空抽滤得薄膜 （PVDF 0.1μm）
Results and Discussion
屏蔽性能的实验值和理论值是相符的
低频和高频吸收性能保持一致
Results and Discussion
8.2GHz 处 随Ti3C2Tx 含量提升，屏蔽性能变化趋势
屏蔽多来自于吸收带来的损耗
Results and Discussion
随着厚度的增加，材料的屏蔽性能 也是增加的，所以，为了对比不同 材料的屏蔽能力，不仅要考虑密度 因素、厚度因素也应囊括在内。
缺点：太重并且易腐蚀
新型材料 要求：重量轻、价格低、高强度和易制造 胜任新一代的便携式设备与可穿戴设备对电磁干扰屏蔽的要求 新想法：往聚合物基复合材料添加导电填料（高加工性、低密度）
MXenex
二维过渡金属碳化物/碳氮化物 Mn+1XnTx（Ti3C2Tx）
M: 过渡金属元素，Ti、V、Nb、Ta、Mo等 X：碳化物、氮化物或碳氮化物 T：表面官能团，-OH、=O，-F等
Materials and experimental Ti3C2Tx-SA 合成
Ti3C2Tx 析出再溶于去离子水，氩气保护冰浴超声1h ，离心1h 取上清液；
配制0.5mg/ml SA溶液，粉末溶于去离子水中；
Ti3C2Tx-SA 合成:Ti3C2Tx 所占 90、80、60、50、30、10 wt.% 相对应 74、55、32、24、12、3 vol.%；
优点： 高电导、机械性能优良、亲水
海藻酸钠（SA）
天然多糖（天然高聚物），具有浓缩溶液， 形成凝胶和成膜的能力
优点：自然存量大、无危害，机械性能优良，表面存在大量亲水基团
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Materials and experimental Ti3AlC2 合成
Ti2AlC与TiC摩尔比1:1球磨（氧化锆球）24h； 产物在氩气保护下热处理1350℃2h；
Background
电子设备越来越智能，越来越小，也越来越多。使用过程中会造成 电磁干扰。 器件故障，退化 后果 电磁污染 危害人体健康 措施：1.减少电磁干扰信号的产生 2.屏蔽电磁干扰
良好的传导性
对材料要求: 高效吸收电磁辐射
多重内反射（电磁屏蔽的主因，但研究较少）
Background 传统材料：金属外壳 不适用于更小的设备和器件
混合物室温搅拌24小时，真空过滤（聚丙烯膜，0.064μm）
所有的薄膜均室温真空干燥24-72h
Results and Discussion
Ti3C2Tx 片 在过滤膜上的SEM照片， 透明
Ti3C2Tx 片的横切面SEM照片
过滤得到的Ti3C2Tx薄膜
Results and Discussion
50 wt. % Ti3C2Tx-SA 横切面SEM照片 80 wt. % Ti3C2Tx-SA TEM 30 wt. % Ti3C2Tx-SA TEM
随着SA 量的增多 Ti3C2Tx层 与层之间的距离也发生变化， 变得不再规则，有宽有窄
不同比例复合物和纯Ti3C2TxXRD图
Results and Discussion