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西工大邱华/顾军渭《Carbon》:制备Ti3C2Tx多孔电磁屏蔽复合膜的新策略
2021-01-20  来源:高分子科技

  Ti3C2Tx具有优异的导电性、良好的成膜性和柔韧性,广泛用于制备高性能柔性电磁屏蔽膜。但Ti3C2Tx独特的二维片层结构使其极易在Ti3C2Tx膜中产生大量堆叠、Ti3C2Tx片层层间距小,使电磁波在Ti3C2Tx膜内部的传输路径变短、反射次数减少,很大程度上减弱了Ti3C2Tx膜对电磁波的反射损耗和重吸收,不利于电磁屏蔽性能的高效提升。因此,有必要采取新的策略来制备具有多孔结构的Ti3C2Tx电磁屏蔽复合膜。


  石墨烯层间多孔结构的成功构造以及Ti3C2Tx和GO相似结构的启发下,西北工业大学化学与大发排列3学院顾军渭教授“结构/功能高分子复合材料(SFPC)”课题组提出了一种制备Ti3C2Tx多孔电磁屏蔽复合膜的新策略。该工作采用离子诱导自组装和真空辅助抽滤成膜工艺成功制备出了具有优异导电性能(σ为371 S/cm)、卓越电磁屏蔽性能(EMI SE值为59 dB,SSE/t高达37619 dB cm2g-1)和良好耐环境稳定性能(一个月后其σ和EMI SE值分别为365 S/cm和57 dB)的Ti3C2Tx/rGO多孔电磁屏蔽复合膜。


图1 rGO多孔电磁屏蔽膜(I)、Ti3C2Tx电磁屏蔽膜(III)和Ti3C2Tx/rGO多孔电磁屏蔽复合膜(II)的制备流程示意图


图2 Ti3C2Tx电磁屏蔽膜(a,a’)、rGO多孔电磁屏蔽膜(b,b’)和Ti3C2Tx/rGO多孔电磁屏蔽复合膜(c,c’)断面的SEM图像;Ti3C2Tx/rGO多孔电磁屏蔽复合膜的C、O、F和Ti元素的EDS元素分布图(d-g)


图3 Ti3C2Tx成膜机理、rGO和Ti3C2Tx/rGO成孔机理示意图


图4 Ti3C2Tx/rGO多孔电磁屏蔽复合膜的σ(a);Ti3C2Tx/rGO多孔电磁屏蔽复合膜的SET、SEA和SER(b-b’’);Ti3C2Tx/rGO多孔电磁屏蔽复合膜的电磁屏蔽机理示意图(c)


  该研究成果以“Ti3C2Tx/rGO porous composite films with superior electromagnetic interference shielding performances”为题于近日发表在Carbon(2021, 175: 271-280)上。通讯作者是西北工业大学化学与大发排列3学院邱华副研究员顾军渭教授,第一作者是西北工业大学化学与大发排列3学院2020级博士研究生张雅莉。本研究工作得到了陕西省自然科学基础计划杰出青年基金项目(2019JC-11)、陕西省自然科学基础研究计划项目-青年项目(2020JQ-164)、高分子电磁功能材料陕西省“三秦学者”创新团队以及西北工业大学分析测试中心的资助和支持。


  论文信息Yali Zhang, Kunpeng Ruan, Xuetao Shi, Hua Qiu*, You Pan, Yi Yan and Junwei Gu*. Ti3C2Tx/rGO porous composite films with superior electromagnetic interference shielding performances. Carbon, 2021, 175: 271-280. 2019IF=8.821.(1区工程大发排列3Top期刊)

  原文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622320312616


作者简介:

张雅莉,中共党员,陕西延安人,2020级博士研究生(硕博连读)。2019年在西北工业大学获学士学位,同年加入顾军渭教授SFPC课题组攻读硕士学位,并于2020年提前攻读博士学位。主要从事MXene基电磁屏蔽复合膜的微结构设计、性能调控及机理研究。参与陕西省自然科学基础研究计划项目1项。在Compos Sci TechnolCarbon期刊发表第一作者SCI学术论文2篇(ESI热点论文1篇、ESI高被引论文1篇);参加国内学术会议1次。授权、公开国家发明专利1件。

邱华,副研究员,硕士生导师。主要从事功能高分子复合材料(电磁屏蔽、吸波)和纤维增强树脂基复合材料的结构/功能一体化设计制备与性能研究。迄今主持省自然科学基金、航空科学基金和航天科技创新基金等省部级项目3项、横向课题7项。作为核心成员参与国家自然科学基金等国家级项目8项。在Compos Sci Technol, Compos Part B-Eng, J Mater Chem C等期刊以第一作者或通讯作者发表SCI学术论文13篇(ESI热点论文3篇、ESI高被引论文3篇)。授权、公开国家发明专利6件。

顾军渭,教授/博导、陕西省杰出青年科学基金获得者、高分子电磁功能材料陕西省“三秦学者”创新团队核心人员(排名第2)。现任化学与大发排列3学院副院长、陕西省高分子科学与大发排列3重点实验室副主任、无人系统大发排列3研究院智能材料与结构研究所所长;兼任中国复合材料学会导热复合材料专业委员会常务副主任、中国化学会高级会员、英国皇家化学会会员等。主要从事功能高分子复合材料(导热、电磁屏蔽、吸声等)和纤维增强树脂基复合材料(透波、耐烧蚀等)的结构/功能一体化设计制备及加工研究工作。获高等学校科学研究优秀成果奖(大发排列3发明)二等奖(排名第2)。主持国家自然科学基金(3项),GFJSJC科研项目、基础JQ计划大发排列3领域基金项目、JP配套项目、LJ专项国家级项目4项;陕西省杰出青年科学基金、广东省基础与应用基础研究基金重点项目和装备科研计划项目等省部级项目13项。以第一作者或通讯作者在ACS Nano, Sci BullCompos Sci Technol等期刊发表SCI论文100余篇(ESI热点论文29篇、ESI高被引论文43篇),SCI引用7700余次(H-index为55)。3篇论文入选2018、2019年“中国百篇最具影响国际学术论文”;21篇论文单篇引用次数超过100次。授权、公开国家发明专利40余件。做国际学术会议大会报告/邀请报告10余次;担任第十二届亚澳复合材料会议(ACCM-12)、第十一届亚澳复合材料会议(ACCM-11)、2019第四届中国国际复合材料科技大会(CCCM-4)、2019年全国高分子学术论文报告会等10余个国际/国内会议共同主席和分会主席等;担任Advan Compos Hybrid Mater、Mater New Horiz副主编,Eng Sci执行主编,Composites Part B, Compos Commun, Sci ProgressChinese J Aeronaut等期刊编委。主持陕西省高等教育学会“疫情防控专项研究课题(重点项目)”、西北工业大学创新创业课程等6项教学研究课题,参编Wiley出版社专著1部、高等学校规划教材1部,发表教学教改论文5篇。

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