MXeneFe3O4复合微球及其用作微波吸收材料的最佳配比和性能评估

　　西北大学张宝亮Carbon：MXene@Fe3O4复合微球的制备及其用作微波吸收材料的最佳配比和性能评估
　　DOI: 10.1016/j.carbon.2021.06.073
　　为了充分利用一维（1D）材料有利于形成可以引起多次反射的导电网络和表面褶皱微球的优点。在本文中，研究者创新性地制备了两种MXene基磁性复合材料。通过自组装单层Ti3C2Tx MXene纳米片并采用热分解法涂覆Fe3O4纳米粒子，制备了直径为25nm的1D MXene@Fe3O4磁性纳米纤维。采用简单的超声雾化技术制备了微米级表面褶皱多孔MXene@Fe3O4复合微球。通过混合这两种复合材料获得了高效的微波吸收系统。微波吸收性能评估表明，复合微球与纳米纤维的最佳配比为7:3。当填料含量为40％时，最小反射损耗（RLmin）为-63.3dB，对应的匹配厚度为1.8mm，最大有效吸收带宽（EABmax）为5.2GHz（12.8-18GHz）。微波吸收机理研究表明，由于其独特的结构和阻抗匹配，衰减途径包括介电损耗、磁损耗、多次反射和传导损耗。
　　图1.MMMs/MMFs的制备过程示意图。
　　图2.MMMs（a和b）、MMFs（c和d）和MMMs/MMFs（e-h）的SEM图像。MMMs的TEM图像（i），以及相应的EDS映射图像（j-m）。MMFs的TEM图像（n），以及相应的EDS映射图像（o-r）。
　　图3.各种样品的XRD图谱（a）、FTIR光谱（b）、TGA曲线（c）和VSM曲线。
　　图4.样品的氮气吸收/解吸等温线（a）和相应的孔径分布（b）。
　　图5.2-18GHz频率范围内填充量为40％的样品的电磁参数：ε′（a）、μ′（b）、v（c）、μ″（d）、tanδe（e）和tanδm（f）。
　　图6.样品的3D RL图（a-e）：MMMs（a）、MMFs（b）、MMMs/MMFs-8:2（c）、MMMs/MMFs-7:3（d）、MMMs/MMFs-6:4（e）；优化条件下样品的2D RL图（f）。
　　图7.不同匹配厚度的MMMs/MMFs-7:3的2D RL曲线（a）以及不同厚度的有效吸收带（b）。
　　图8.各种样品的衰减常数和特性阻抗。
　　图9.所得样品的ε″-ε′曲线。
　　图10.各种样品的C0图。
　　图11.MMMs/MMFs的MA机制示意图。