轻便、薄、屏蔽效果好、机械性能好的电磁干扰(EMI)屏蔽材料是柔性便携电子产品的重要要求。二维碳化钛(Ti₃C₂T_x MXene)在满足这些要求方面具有巨大的潜力，因为通过溶液加工可以很容易地制备超薄导电薄膜。然而，由于存在空洞和褶皱以及较差的薄片排列，产生较强的原始MXene薄膜仍然面临挑战。在这项工作中，高性能的原始MXene薄膜是通过空间封闭蒸发方法与控制湿膜厚度。当铸态分散层足够薄时，在蒸发过程中蒙皮效应被抑制，产生的薄膜具有更好的鳞片排列和更少的结构缺陷。因此，原始MXene薄膜提供了707 MPa的超高抗拉强度和66 GPa的高模量，以及16600 S cm^-1的高导电率。MXene薄膜的高电导率和固有层压结构使其在x波段具有优异的EMI屏蔽性能(对于1.0 μm厚的薄膜，48.4 dB和1.3 × 105 dB cm⁻² g⁻¹)，为文献报道的最高值。
 
图1. (a) SCE方法的说明和湿膜厚度的定义。(b)滤过(左)和SCE(右)MXene薄膜的光学图像。反射的“MXene”图案由白色箭头标记。(c)一卷SCE-5胶片。(d) MXene薄膜的典型应力-应变曲线。(e)说明在蒸发诱导组装期间厚和薄湿膜的干燥过程。
 
图2. MXene薄膜的表面形貌。
 
图3. (a) x射线入射方向示意图。(b, c) FL, SCE- 1000, SCE-60和SCE-5的散射模式(b)和相应的方位图(c)。(d)薄膜的XRD图案。e) SCE MXene薄膜的杨氏模量和拉伸强度的比较。(f, g)说明落差影响和扩散的过程。(h)表面锚定效应说明。
 
图4. (a) SCE MXene薄膜的抗拉强度和电导率与湿膜厚度的关系。(b) SCE-5膜的抗拉强度和电导率与以往研究的比较，见表S1。在这个作品中，空的圆圈代表复合胶片，实心的方块代表原始胶片，红星代表胶片。(c)不同厚度MXene薄膜的SE。(d) SCE-5 flms与既往研究的SSE/t比较，见表S2。(e, f) PET基板上的柔性MXene NFC天线。
 
图5. (a, b)氧化石墨烯(a)和蛭石(b)薄膜的应力-应变曲线。(c) SCE薄膜的抗拉强度与以往报道的比较。
 
        相关科研成果由中国科学院有机光电子与分子重点实验室Chun Li等人于2023年发表在ACS Nano（https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01697）上。原文：Robust Pristine MXene Films with Superhigh Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness via Spatially Confned Evaporation。

转自《石墨烯研究》公众号