日前，郑州大学橡塑模具国家工程研究中心在三维有序结构吸波材料领域取得新进展。相关成果以题为“Multifunctional Magnetic Ti₃C₂T_x MXene/Graphene Aerogel with Superior Electromagnetic Wave Absorption Performance”的论文发表在了材料领域顶级期刊《ACS Nano》上。论文第一作者为橡塑模具国家工程研究中心博士生梁鹿阳。论文通讯作者为中心冯跃战副教授、刘春太教授和北京化工大学材料学院的张好斌教授。

当前，依赖于电磁波的信息传输设备和5G通讯技术的快速发展使电磁干扰和电磁污染问题日渐突出，不仅严重影响了电子器件的正常工作和使用寿命，而且对人体健康产生不可估量的危害。传统粉末型吸波剂（例如碳材料，金属氧化物，铁氧体及其纳米混合物）往往着重于微纳结构的设计或多组分的调控，仍然存在吸收损耗机理单一、在基体内团聚严重、填充量过高（>20 wt%）等问题，难以满足当前应用环境对新型吸波材料“轻”“柔”“宽”“强”的要求。因而，新型高性能吸波材料的开发依然迫在眉睫。本工作通过简单定向冷冻方法将氧化石墨烯(GO)、Ti₃C₂T_x MXene和Ni nanochains自组装，随后通过结合冷冻干燥和水合肼蒸汽还原，获得具有三维有序结构的多组分Ni/MXene/RGO (NiMR-H)气凝胶。结合MXene、RGO、Ni纳米链多组分的协同损耗作用和三维有序气凝胶对电磁波的多重反射作用，NiMR-H气凝胶可以获得目前MXene基吸波材料所报道的最低反射损耗(RL_min=-75.2 dB)以及最大吸收波宽(EAB_max=7.3 GHz)。因NiMR-H气凝胶密度仅为6.45 mg cm^-3，其在支撑基体PDMS内的含量仅为0.64 wt%，有效解决了传统粉末型吸波剂分散不均、填充量高的问题。此外，NiMR-H气凝胶在疏水、隔热、绝燃等多方面表现出显著优势，保证了其作为吸波材料在实际应用中应对各种复杂环境。

该研究得到了国家重点研发计划、“111”引智计划、国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09982