電磁波吸收材料不僅可以賦予武器裝備雷達(dá)隱身性能，提高國防安全水平；還能夠吸收周圍環(huán)境中的電磁波污染，使人們免收電磁波的傷害。因此，無論在軍用還是民用領(lǐng)域中，吸波材料均具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
基于電磁波(EMW)信息傳輸?shù)脑O(shè)備和系統(tǒng)不斷刷新著社會和技術(shù)的發(fā)展。然而，所產(chǎn)生的EMW干擾/輻射嚴(yán)重威脅著軍事安全和人類健康。因此，不同的電磁波吸收(EMA)材料(如碳材料、金屬氧化物、鐵氧體及其雜化體)被開發(fā)來解決這一問題。由于傳統(tǒng)的單組分電介質(zhì)或鐵氧體難以同時(shí)滿足良好阻抗匹配和強(qiáng)衰減的特性，多組分混合型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，已逐漸成為未來高性能EMA材料的主流。
近年來，具有三維多孔、中空、核殼、卵黃殼或核鞘結(jié)構(gòu)的多組分介電/磁性微/納米材料已成為一種有效的EMA材料。介電/磁性元件，以及分層的微結(jié)構(gòu)，可以賦予微/納米單元極好的阻抗匹配和協(xié)同的電磁損耗。 新納米材料的出現(xiàn)推動了先進(jìn)的 EMA 氣凝膠的快速發(fā)展。特別是，二維 (2D) 碳納米材料，如石墨烯和 Ti 3 C 2 T x MXene ，具有低密度、大比表面積和可調(diào)節(jié)的電性能，正在擴(kuò)展氣凝膠家族。優(yōu)異的物理 / 化學(xué)性能和結(jié)構(gòu)多樣性使石墨烯 /MXene 基氣凝膠成為制備寬帶 EMA 材料的有前途的候選材料。
近日，鄭州大學(xué)Luyang Liang等人報(bào)道了通過定向冷凍法和肼蒸汽還原法制備得到一種新型的含有磁性Ni納米鏈錨定的三維MXene/石墨烯復(fù)合氣凝膠(命名為NiMR-H)。特殊的取向結(jié)構(gòu)和介電/磁性組分的異質(zhì)界面有利于獲得優(yōu)異的吸波性能，具有良好的阻抗匹配、多重極化和電/磁耦合效應(yīng)。這項(xiàng)研究工作以“Multifunctional Magnetic Ti3C2Tx MXene / Graphene Aerogel with Superior Electromagnetic Wave Absorption Performance”為題發(fā)表在國際著名期刊《ACS Nano》上。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09982
有趣的是，超輕 Ni/MXene/RGO （ NiMR-H ）氣凝膠（ 6.45 mg cm ?3 ） 提供了到目前為止文獻(xiàn)報(bào)道中最好的EMA性能 ， MXene 基吸收材料的最小反射損耗（ RLmin ）為 ?75.2 dB （ 99.999 996% 波吸收）和 7.3 GHz 的最寬 EAB 。此外，優(yōu)良的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性和機(jī)械性能，以及高疏水性和隔熱性能（接近空氣），保證穩(wěn)定和持久的 EMA 應(yīng)用的 NiMR-H 氣凝膠，以抵抗變形，水或潮濕的環(huán)境，和高溫攻擊。
圖1. NiMR-H 氣凝膠的制備及其結(jié)構(gòu)表征
圖 2.電磁波吸收性能測試
圖 3吸波機(jī)理分析
圖4 其他性能（疏水性、隔熱性以及力學(xué)性能）表征，堪稱全能
綜上所述，通過單向冷凍法和溫和的肼蒸汽還原/改性過程組裝氧化石墨烯、Ti3C2Tx和鎳納米鏈，合成了介電/磁性多組分鎳/MXene/RGO氣凝膠 (NiMR-H)。通過結(jié)合微觀介電/磁性多組分和宏觀3D互連陣列蜂窩結(jié)構(gòu)，以及適度的還原和氮原子摻雜改性，超輕NiMR-H氣凝膠(6.45 mg·cm-3)可以實(shí)現(xiàn)-75.2 dB的超低頻和7.3GHz的最大EAB的高EMA性能。此外，NiMR-H氣凝膠也表現(xiàn)出優(yōu)于商業(yè)聚合物泡沫的隔熱性能(接近空氣)。這些特性支持了NiMR-H氣凝膠在航空航天、隱形武器、電磁防護(hù)等方面的潛在應(yīng)用。
