制備柔性、輕量化、穩(wěn)定和耐久的電磁干擾(EMI)屏蔽材料是非常需要的，但仍然是一個(gè)科學(xué)挑戰(zhàn)。本文以綜纖維素納米纖維(HNFs)為材料，采用交替策略制備了具有長(zhǎng)期耐用性和有效電磁屏蔽性能的交變多層HNFs/MXene復(fù)合納米紙。作為對(duì)照，采用混合方法制備了具有珍珠狀片層結(jié)構(gòu)的納米紙。復(fù)合三層MXene (Ti
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x含量為42.8%)的交錯(cuò)多層HNFs/MXene納米紙具有36.91 dB的電磁屏蔽性能。更重要的是，交替多層HNFs/MXene納米紙的力學(xué)性能表現(xiàn)出較高的水平(抗拉強(qiáng)度>159.39 MPa，韌性>7.36 MJm
−3)。交替多層納米紙外層的HNFs和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)疏水層可以有效地保護(hù)MXene免受氧和水分子的傷害，降低MXene的氧化速率。因此，多層交錯(cuò)HNFs/ MXene納米紙(MXene質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%)在大氣中放置60 天后，其EMI屏蔽效率保持在99.95 ~ 99.51%之間，且無(wú)明顯疲勞。這項(xiàng)工作為EMI屏蔽材料提供了一種有效的策略。
圖1 (a) Ti
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x納米片的制備工藝。(b) MXene納米薄片的原子力顯微鏡(AFM)圖像。插圖 (c)麥秸制備HNFs的原理圖(d) HNFs的AFM圖像。(e)交替真空過(guò)濾和疏水處理制備的三明治狀HNFs/MXene納米紙。
圖2. (a) HNFs3/MXene2納米紙截面元素分布的SEM圖像和x射線能譜圖。(b) 25% HNFs/MXene納米紙截面上元素分布的SEM圖像和x射線能譜圖。(c) HNFs和MXene可以在層界面通過(guò)氫鍵緊密結(jié)合。(d)未修飾和HDTMS修飾的HNFs/MXene納米紙的水接觸角。(e) HNFs/MXene納米紙的全掃描XPS光譜。(f) HNFs/MXene納米紙表面C、O、Si元素的相對(duì)含量。未改性(g)和HDTMS改性(h) HNFs2/MXene1納米紙的表面SEM圖像。(i) HNFs2/MXene1納米紙?jiān)诩訜岷统曁幚硐碌恼掌?nbsp;
圖3 (a) HNFs2/MXene1納米紙?jiān)?0 MPa下處理。(b) HNFs/MXene納米紙的典型拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。(c) HNFs/MXene納米紙的抗拉強(qiáng)度和韌性結(jié)果。(d) HNFs/MXene納米紙的拉伸應(yīng)變。(e) HNFs/MXene納米紙與以往文獻(xiàn)報(bào)道的其他MXene基復(fù)合材料的力學(xué)性能比較(表S1)。(f) MXene和HNFs/MXene基納米紙的電流-電壓(I - V)曲線。(g) MXene和HNFs/ MXene基納米紙的電導(dǎo)率。(h) HNFs2/MXene1納米紙彎曲試驗(yàn)。
圖4. (a) HNFs/MXene納米紙?jiān)趚波段的EMI屏蔽。(b)交變多層HNFs/MXene納米紙x波段平均SER、SEA和SET的比較。(c) HNFs/MXene納米紙60天后的電磁屏蔽性能。(d)交變多層HNFs/MXene納米紙屏蔽機(jī)理示意圖。(e) HNFs/ MXene納米紙與以往文獻(xiàn)報(bào)道的其他材料的EMI SEE/t比較(表S2)。(f) HNFs/ MXene納米紙?jiān)谝淮翁?yáng)光照下的表面平均溫度圖。(g) HNFs/MXene納米紙的平均溫度變化的紅外圖像。
相關(guān)科研成果由北京林業(yè)大學(xué)木質(zhì)纖維素化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Feng Peng等人于2022年發(fā)表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering (https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c03474)上。原文：Strong Holocellulose-Based Nanopaper with a Sandwich-Like Structure for Effective Electromagnetic Shielding。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
