Science：MXene高效屏蔽电磁干扰！

手机、电脑等电子设备越来越倾向于轻便化、智能化，电子元器件运行速度也越来越快。这些电子设备在发射信号和利用电能的过程中,电磁波于电子元件发生作用，会产生电磁干扰，不仅影响设备使用性能，还不利于人体健康。而电磁干扰加速废弃电子器件的产生，对周围环境也造成了困扰。

  

一个行之有效的解决方案就是使用有效的电磁屏蔽材料，一方面减少无效的电磁发射，另一方面保护与器件免遭外部信号干扰。然而问题在于：虽然发展了金属、碳基导电填充剂和高分子的复合物等等材料，但是兼具轻量化、高强度、廉价易得、工艺简单等多个优点的优质电磁屏蔽材料仍未得到，不能满足对于便携式、可穿戴电子器件的需求。

 

有鉴于此，Shahzad等人报道了一系列基于柔性二维金属碳化物（MXene）薄膜的电磁干扰屏蔽材料。

 

 

 

图1. Ti₃C₂Tx和Ti₃C₂T_x–SA示意图

 

 

 

图2. 电磁干扰屏蔽机理

 

研究人员不仅制备了一系列MXene (Ti₃C₂Tx, Mo₂TiC₂T_x, Mo₂Ti₂C₃T_x)薄膜，还将MXene的优异导电性、亲水性、力学性能和海藻酸钠（SA）的廉价易得、柔性结合起来，得到贝壳状Ti₃C₂T_x -SA复合材料。

其中，Ti₃C₂T_x和Ti₃C₂T_x–SA的电磁干扰屏蔽效果分别可达到92 dB(45 μm)，57 dB(8 μm)，是迄今为止报道的电磁干扰屏蔽材料中，相同厚度情况下电磁干扰屏蔽效果最好的。

 

 

 

图3. Ti₃C₂T_x和Ti₃C₂T_x–SA表征

 

 

 

图4. MXene及其复合材料的导电性能和电磁干扰屏蔽性能

 

 

 

图5. 不同材料电磁屏蔽性能对比

 

 

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Faisal Shahzad , Mohamed Alhabeb, Christine B. Hatter, Chong Min Koo, Yury Gogotsi et al. Electromagnetic interference shielding with 2D transition metal carbides (MXenes). Science 2016, 353, 1137-1140.