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復旦大學材料科學系Renchao Che等--MXene骨架中的磁相互作用效應:增強電磁屏蔽熱生成

隨著便攜式、可穿戴設備的飛速發展，高效電磁干擾屏蔽材料成為消除輻射電磁污染的必備品。本文通過將六邊形SrFe₁₂O₁₉薄片組裝到Ti₃C₂T_x MXene/MWCNT襯底中，通過簡單的過濾方法成功制備了Ti₃C₂T_x基磁性薄膜。采用碳納米管作為隔離劑，實現了MXene和SrFe₁₂O₁₉的亞微觀分散。所制備的MXene/ MWCNTs/SrFe₁₂O₁₉薄膜在x波段具有438 S cm⁻¹的高導電性和62.9 dB的優良EMI屏蔽效能，厚度僅為40 μ m。得益于強大的磁響應能力和擴展的磁耦合空間，六邊形SrFe₁₂O₁₉片層可以通過疇壁遷移和鐵磁共振效應有效地消耗入射磁場能量。通過提高Ti₃C₂T_x MXene/MWCNTs/ SrFe₁₂O₁₉薄膜的磁損耗，防止電磁波的二次反射，提高了電磁屏蔽性能。同時，磁性MXene基薄膜具有獨立、靈活的特點，適合安裝在電子器件中。這一策略有望為EMI屏蔽膜的設計和拓寬基于MXene材料的潛在用途提供新的思路。

圖1. Ti₃C₂T_x MXene/MWCNTs/SrFe₁₂O₁₉薄膜的制備過程。

圖2 Ti₃C₂T_x MXene/MWCNTs/SrFe₁₂O₁₉薄膜的結構表征。a,d) MCF-1, b,e) MSF-1和c,f) MCSF-10的截面SEM圖像。g)元素映射和h) MCSF的數碼照片，顯示薄膜的柔韌性和磁性。

圖3. 不同質量SrFe₁₂O₁₉加入后的形貌比較。a₁-a₃) MCSF-5, b₁-b₃) MCSF-15, c₁-c₃) MCSF-20, d₁-d₃) MCSF-25, e₁-e₃) MCSF-30的SEM圖像。

圖4. EMI屏蔽性能。a - c) EMI SE;SET、SEA、SER的比較;以及MF-2、MSF-2、MCF-2、MCSF-10在40 μ m厚度下的導電性能。，d,i) EMI SE, e)電導率，f)數碼照片，h) MCSF-5、MCSF-10、MCSF-15、MCSF-20、MCSF-25的SET、SEA、SER比較。j)電磁干擾屏蔽效能隨厚度變化的比較。

圖5 MCSF的EMI屏蔽機理分析。a)復介電常數的實部ε， b)復介電常數的虛部ε， c) MCSF-5、MCSF-10、MCSF-15、MCSF-20、MCSF-25和MCSF-30的介電損耗tan δ_e。d) Ti₃C₂T_x MXene/MWCNTs/SrFe₁₂O₁₉薄膜中的相關EM機制。e)重構的相位圖像和對應的電荷密度分布線輪廓，f,g)重構的MCSF-10復合材料雜散磁場分布，表明界面極化和各向異性磁性增強了磁耦合。

圖6 域結構分析。經過磁場調控后，綠色和黃色箭頭所示的SrFe₁₂O₁₉的疇結構出現了運動、扭曲和消失行為。

相關科研成果由復旦大學材料科學系Renchao Che等人于2022年發表在Small (DOI: 10.1002/smll.202201587)上。原文：Magnetic Interacted Interaction Effect in MXene Skeleton: Enhanced Thermal-Generation for Electromagnetic Interference Shielding。

轉自《石墨烯研究》公眾號



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