近日，東南大學(xué)劉磊教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)靜電吸附自組裝和隨后的水熱反應(yīng)構(gòu)建了MoS2新型核-鞘結(jié)構(gòu)（CF@MXene@MoS2核-鞘結(jié)構(gòu)），其能實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧和高效吸波，以減小電磁污染。
隨著通訊技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)設(shè)備的大范圍應(yīng)用，各種電子設(shè)備在給人們生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也會(huì)對(duì)人體健康造成潛在的影響。為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的電磁污染，人們迫切需要能夠滿足各種需求的電磁波屏蔽和吸收材料。
一般來(lái)說(shuō)，微波吸收（MA）材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)建包括兩個(gè)方面：組分的選擇與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)，一維MA相關(guān)材料，受益于各向異性和高長(zhǎng)徑比，在高頻電磁場(chǎng)下容易沿軸向形成載流子傳輸路徑，通過(guò)導(dǎo)電損耗消耗電磁波能量；二維MA相關(guān)材料由于具有本征的高比表面積和層狀結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)界面處的極化增強(qiáng)和層間的多重反射來(lái)耗散電磁波；三維MA相關(guān)材料則可以通過(guò)引入空隙、孔洞等提高材料的阻抗匹配度，從而有利于吸波損耗。最近的研究表明，同時(shí)包含一維和二維組分的層級(jí)三維結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的吸波性能。
另一方面，在吸波材料組分的選擇上，新興二維材料MXene因?yàn)榫哂歇?dú)特的性質(zhì)而受到廣大研究者的關(guān)注。MXene相關(guān)的復(fù)合物已被證明具有可控的介電常數(shù)和優(yōu)異的吸波性能。然而，當(dāng)前大多數(shù)研究?jī)A向于直接將二維MXene與其他組分復(fù)合，這樣會(huì)導(dǎo)致MXene的團(tuán)聚從而削弱其優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，具有高電導(dǎo)率的MXene片層也會(huì)導(dǎo)致電磁波在材料表面的反射，降低了阻抗匹配度。
為解決上述的問(wèn)題，劉磊教授課題組采用了一種簡(jiǎn)單的靜電自組裝和水熱法構(gòu)建了層級(jí)CF@MXene@MoS2核-鞘結(jié)構(gòu)，其具有優(yōu)異的微波吸收性能。Ti3C2 Mxene表面豐富的官能團(tuán)使其在水溶液中具有電負(fù)性，利用靜電吸附，可以使其在CTAB改性過(guò)的帶正電性的碳纖維（Carbon Fiber，CF）表面進(jìn)行組裝，形成一維核-鞘結(jié)構(gòu)的CF@MXene微棒；然后再通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱反應(yīng)，在其最外面生長(zhǎng)垂直取向的2H-MoS2納米薄片。2H相的MoS2具有良好的半導(dǎo)體性質(zhì)和介電性質(zhì)，可以在改善阻抗匹配的同時(shí)，提高整個(gè)體系的介電損耗能力。此外，研究還發(fā)現(xiàn)CF@MXene@MoS2核-鞘結(jié)構(gòu)具有顯著的協(xié)同效應(yīng)，最優(yōu)反射損耗值在3.5mm厚度下達(dá)到-61.51dB，最大的有效吸收帶寬在2.1mm厚度下達(dá)到了7.6GHz，且覆蓋了整個(gè)Ku波段。
據(jù)悉，該研究成果已發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials（影響因子16.836）上。
