通過將二氧化硅納米纖維膜（SNM）與 MXene@c-MWCNT 混合薄膜相結合，制造出一種輕質(zhì)、柔性、熱穩(wěn)定的復合材料。由原硅酸四乙酯水解縮合，通過靜電紡絲和高溫煅燒制備出具有優(yōu)異隔熱性能的柔性SNM； MXene@c-MWCNTx:y 薄膜是通過真空過濾技術制備的。特別是，SNM 和 MXene@c-MWCNT6:4 作為一個單元層（SMC1）與 5 wt% 聚乙烯醇（PVA）溶液粘合在一起，具有低導熱率（0.066 W m−1 K−1）和良好的電磁干擾（EMI）屏蔽性能（平均EMI SET，37.8 dB）。隨著功能單元層數(shù)的增加，整個復合薄膜（SMCx）的整體隔熱性能保持穩(wěn)定，EMI屏蔽性能大大提高，特別是對于具有三個單元層的SMC3，平均EMI SET高達55.4 分貝。此外，剛性SNM和堅韌MXene@c-MWCNT6:4的有機結合使SMCx表現(xiàn)出良好的機械拉伸強度。重要的是，即使在極熱和極冷的環(huán)境下，SMCx 也能表現(xiàn)出穩(wěn)定的 EMI 屏蔽和出色的隔熱性能。因此，該工作為未來極端環(huán)保設備中使用的EMI屏蔽和隔熱組件提供了新穎的設計思路和重要的參考價值
圖 1 a、b SPNM 和 SNM 的數(shù)碼照片、c-f SEM 圖像和 g 纖維直徑尺寸分布。 h SPNM、SNM 和 PVA 的 TG 曲線。 i SPNM 和 SNM 的 ATR-FTIR 光譜。
圖 2 Ti3AlC2 的 SEM 圖像。 b 未經(jīng)超聲處理的多層 MXene 的 SEM 圖像。 c MXene 單層的 AFM 圖像和 SEM 圖像（插圖）。 d c-MWCNT 的 SEM 圖像。 e MXene@MWCNT6:4 和 MXene@c-MWCNT6:4 分散體在不同靜態(tài)時間下的數(shù)碼照片。 f MXene、c-MWCNT 和 MXene@c-MWCNT6:4 的 ATR-FTIR 光譜。
圖3 不同MXene和c-MWCNT重量比的MXene@c-MWCNTx:y的a-f表面和g-j、l橫截面的SEM圖像。 k MXene和c-MWCNT之間的氫鍵圖。
圖 4 a SPNM 和 SNM、b MXene@c-MWCNTx:y 和 c SMCx 的典型應力-應變曲線。 SMCx 的 d-f SEM 橫截面圖像和相應的數(shù)碼照片。
圖 5 a MXene@c-MWCNTx:y 的電導率、薄層電阻和薄膜厚度，b-d X 頻段的 EMI SET、SER、SEA 性能，e 平均 EMI SET、SEA、SER 值和 f 功率系數(shù)。
圖 6 a-c SMCx 的 EMI SER、SEA 和 SET 性能，d 平均 EMI SET、SEA、SER 值和 e 功率系數(shù)。 f 經(jīng)過一系列極端環(huán)境測試后 SMC3 的 EMI 屏蔽性能。
圖 7a SPNM、SNM 和 SMCx 的熱導率。 b MXene@cMWCNT6:4、SNM和SMCx在高溫環(huán)境下的溫度-時間曲線和c相應的紅外圖像。 d SNM和SMCx在極寒環(huán)境下的溫度-時間曲線和e對應的紅外圖像。
圖8 SMCx的I EMI屏蔽和II隔熱機理圖。
相關科研成果由鄭州大學Duo Pan，Hu Liu等人于2024年發(fā)表在Nano-Micro Letters（https://doi.org/10.1007/s40820-024-01398-1）上。原文：MXene@c?MWCNT Adhesive Silica Nanofber Membranes Enhancing Electromagnetic Interference Shielding and Thermal Insulation Performance in Extreme Environments
原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01398-1
轉自《石墨烯研究》公眾號
