日益復(fù)雜的電磁 （EM） 環(huán)境需要先進(jìn)的電可控電磁干擾 （EMI） 屏蔽材料，以適應(yīng)不同的 EM 條件。提出了一種基于超薄Ti3C2Tx MXene薄膜的柔性電化學(xué)可調(diào)諧EMI屏蔽器件。該器件利用Ti3C2Tx在電化學(xué)過程中充電狀態(tài)和表面化學(xué)的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了顯著的EMI屏蔽切換。在0.1 V到-1.5 V的電壓驅(qū)動下，該器件能夠?qū)崿F(xiàn)18.9至26.2 dB的可逆屏蔽效果調(diào)制。研究還發(fā)現(xiàn)，Ti3C2Tx納米片的尺寸對器件的屏蔽調(diào)制能力具有重要影響，較小的片徑尺寸能夠提供更高的吸收調(diào)制能力，從而使器件具備良好的可設(shè)計性。通過與Salisbury屏幕和雙層諧振腔結(jié)構(gòu)結(jié)合，該團(tuán)隊還實(shí)現(xiàn)了可調(diào)反射抑制比高達(dá)32 dB的動態(tài)偽裝表面，以及以吸收為主（超過90%）的微波響應(yīng)開關(guān)。該研究為復(fù)雜未來環(huán)境中的電子保護(hù)和主動偽裝提供了有效且多功能的解決方案。
Fig 1. Ti
3C
2T
x 薄膜電極的制備和微波表征。a） Ti
3C
2T
x 薄膜制備過程的示意圖。b） 在 X 波段具有不同 R
s 的 Ti
3C
2T
x 薄膜的 EMI SE 值。c） 具有不同 R
s 的 Ti
3C
2T
x 薄膜的反射效能 （SE
R） 和吸收效能 （SE
A） 值，其中 SE
R 和 SE
A 之和等于總 SE。d） 計算 X 波段具有不同 R
s 的 Ti
3C
2T
x 薄膜的反射率、吸收率和透射率。
Fig 2. Ti
3C
2T
x 基電化學(xué)開關(guān)器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和 EMW 響應(yīng)行為。a） 基于平行金屬和 Ti
3C
2T
x 電極的可調(diào)諧 EMI 屏蔽器件示意圖。b） 制造的可調(diào)諧 EMI 屏蔽器件的數(shù)字圖像。c） 用于可調(diào)諧 EMI 屏蔽的電化學(xué)驅(qū)動過程的示意圖。d） 在恒壓條件下，具有不同 R
s 的 Ti
3C
2T
x 電極的 EMI SE 調(diào)制范圍。e） 循環(huán)伏安測試期間 15 Ω sq
−1 Ti
3C
2T
x 薄膜電極的實(shí)時 EMI SE 與電位的關(guān)系。f） 在循環(huán)伏安法測試期間，15 Ω sq
−1 Ti
3C
2T
x 電極提取的 EMW 反射和吸收的原位變化。
Fig 3. S-Ti
3C
2T
x 薄膜的電可調(diào) EMI 屏蔽特性。a） Ti
3C
2T
x 的薄片尺寸隨超聲處理持續(xù)時間的變化。b） 在恒定電位下 R
s 變化的 S-Ti
3C
2T
x 電極的 EMI SE 最大調(diào)制幅度。c） S-Ti
3C
2T
x 薄膜電極的電化學(xué)原位 EMI SE 測量。d） S-Ti
3C
2T
x 電極在施加電位下的反射和吸收特性的演變。
Fig 4. Ti
3C
2T
x 在電化學(xué)反應(yīng)過程中可調(diào) EMW 響應(yīng)的機(jī)理研究。a） L-Ti
3C
2T
x 和 S-Ti
3C
2T
x 電極電解質(zhì)浸潤前后的 XRD 分析。b） 電解質(zhì)滲入 Ti
3C
2T
x 片材的示意圖。c） 在 CV 期間由源表測量的原位電阻與電位的關(guān)系圖。d） 在循環(huán)過程中對不同電位的 Ti
3C
2T
x 薄膜進(jìn)行原位 XRD 分析。e） Ti
3C
2T
x-電解質(zhì)界面處電化學(xué)驅(qū)動響應(yīng)機(jī)制的示意圖。
Fig 5. 基于 Ti
3C
2T
x 的可切換 EMW 吸收系統(tǒng)。a） Ti
3C
2T
x 基盾牌與索爾茲伯里屏幕相結(jié)合的動態(tài)偽裝表面示意圖。b） 不同 R
s 的 S-Ti
3C
2T
x 薄膜與 Salisbury 屏幕結(jié)合的平均反射和吸收。c） 500 Ω sq
-1 S-Ti
3C
2T
x 基屏蔽層與不同電位的索爾茲伯里屏蔽層相結(jié)合的 2D 反射抑制圖，其中彩條表示反射強(qiáng)度。d） 兩個基于 Ti
3C
2T
x 的屏蔽層與諧振腔 （TCT） 相結(jié)合，用于吸收 EMI SE 調(diào)制的示意圖。e） X 波段初始 SE
R 和 IML、RL 和 TCT 吸收的比較。f） TCT 器件的電位相關(guān) EMI SE 和反射吸收組成。
相關(guān)研究工作由南京郵電大學(xué)Qiang Zhao、Jianmin Li團(tuán)隊聯(lián)合南京理工大學(xué)Jing Bian團(tuán)隊于2024年在線發(fā)表在《Advanced Materials》期刊上，Electrochemically-Switched Microwave Response of MXene in Organic Electrolyte，原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202413311
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
