成果简介
高导电性 MXene 因其显著的电磁波消散能力而受到广泛关注，但它也存在阻抗失配问题。本文，沈阳航空航天大学 卢少微 教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Ultralight MXene/rGO aerogel frames with component and structure controlled electromagnetic wave absorption by direct ink writing”的论文，研究提出通过低浓度乳液墨水的直接墨水写入（DIW）技术构建了柔性 MXene/rGO 气凝胶框架（MGs）。通过调整成分比例和结构设计，可有效调节其 EWA 性能。结果表明，印刷气凝胶框架的有效吸收带宽（EAB）为 8.10 GHz（覆盖大部分 X 波段和整个 Ku 波段），最小反射损耗（RLmin）为 -56.85 dB。此外，印刷超轻气凝胶框架还具有良好的机械性能和隔热能力。基于 MXene 的超轻型吸收器的 DIW 技术为 EMA 复合材料的结构设计和潜在应用提供了有益的启示。
图文导读
图1.用于DIW的低浓度MXene/GO乳化油墨。
图2：（a）MXene/GO 水溶液和乳液墨水的模量（G′、G″）。(b) MAX 相、MXene、GO 和 Ti3C2TX MXene/rGO 的 XRD 图。(c) Ti3C2TX MXene/rGO 的 XPS 图样，(d) C1s (e) Ti 2p 和 (f) O 1s 的高分辨率光谱。
图4：(a) MG1-1.4、(b) MG2-1.4、(c) MG3-1.4 和 (d) rGO-1.4 的 RL 曲线的二维、三维和三维投影图像。
图5. (a) MG1-1.4、(b) MG2-1.4、(c) MG3-1.4 和 (d) rGO-1.4 的科尔-科尔曲线。(e) MG1-1.4、(f) MG2-1.4 和 (g) MG3-1.4 的 RL、tm 和 Z 匹配图。(h) MG1∼3-1.4 和 rGO-1.4 的衰减系数，以及 (i) 与相关气凝胶的比较。
图6.MG 电磁波吸收机制示意图 MG 电磁波吸收机制示意图。
Figure7. (a) Physical diagram of 2mg MG subjected to 20g weight. (b) Compressive stress-strain curves of MG2 with different filament spacing when loaded with 10 KPa pressure. (c, d) Infrared photographs of a 3mm sample heated at 90°C for different times. The phone without MG aerogel at work (e2), the phone using MG as thermal regulator (e1, e3), the phone using MG-paraffin as a thermal regulator (e4).
小结
总之，该研究采用乳化策略构建低浓度印刷油墨，通过直接插入法获得多层、超轻（4 mg/cm3）MG气凝胶框架。通过调整宏观结构和原材料成分，可以优化 MG 气凝胶框架的阻抗，使更多电磁波进入材料内部，并在延长的传播路径中有效消散。印制的 MG2-1.4框架具有出色的微波吸收性能，其EAB为8.10GHz（9.90-18 GHz），RLmin 值高达 -56.85 dB。此外，由于气凝胶框架的独特结构，它还具有出色的机械和热绝缘能力。总之，这项研究为制造多功能集成超轻电磁波吸收器提供了一个新的视角。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119650
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