用于宽带电磁波吸收和热绝缘的界面工程MXene异质结构

《Small》：Interfacial Engineered MXene Heterostructures for Broadband Electromagnetic Wave Absorption and Thermal Insulation

多组分异质界面材料设计通过梯度温度调控MXene前驱体氧化及碳化过程，优化后的Ti3C2Tx-TiO2/nitrogen-doped carbon复合材料实现2.2mm厚度下57.27dB反射损耗，有效吸收带宽6.89GHz，解决了介电主导型材料的带宽-厚度矛盾。该材料兼具优异隔热性能与微波吸收特性，为多功能电磁波吸收剂开发提供新思路。

　　

摘要

合理构建多组分异质界面对于克服单组分微波吸收剂的固有局限性至关重要。本研究设计了一种新型的多组分复合材料Ti₃C₂T_x-TiO₂/氮掺杂碳，该材料基于MXene@聚吡咯结构。通过采用原位聚合-煅烧温度梯度设计方法，精确控制了MXene前体的氧化程度和碳化过程，从而调节了介电常数。优化后的复合材料表现出优异的微波吸收性能，在2.2毫米厚度下实现了6.89 GHz的有效吸收带宽（EAB，RL ≤?10 dB）和?57.27 dB的强反射损耗。机理研究表明，多层异质界面之间的良好阻抗匹配和多重极化作用共同作用，形成了一个综合的微波衰减机制。与最近开发的基于TiO₂的微波吸收材料相比，该材料的EAB显著提高，成功解决了介电主导系统中长期存在的带宽-厚度矛盾问题。此外，该材料具有优异的隔热性能，具备实际应用的潜力。本研究为多功能电磁波吸收器的设计提供了新的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。