日益复杂的电磁 （EM） 环境需要先进的电可控电磁干扰 （EMI） 屏蔽材料，以适应不同的 EM 条件。提出了一种基于超薄Ti3C2Tx MXene薄膜的柔性电化学可调谐EMI屏蔽器件。该器件利用Ti3C2Tx在电化学过程中充电状态和表面化学的转变，实现了显著的EMI屏蔽切换。在0.1 V到-1.5 V的电压驱动下，该器件能够实现18.9至26.2 dB的可逆屏蔽效果调制。研究还发现，Ti3C2Tx纳米片的尺寸对器件的屏蔽调制能力具有重要影响，较小的片径尺寸能够提供更高的吸收调制能力，从而使器件具备良好的可设计性。通过与Salisbury屏幕和双层谐振腔结构结合，该团队还实现了可调反射抑制比高达32 dB的动态伪装表面，以及以吸收为主（超过90%）的微波响应开关。该研究为复杂未来环境中的电子保护和主动伪装提供了有效且多功能的解决方案。
 

Fig 1. Ti₃C₂T_x 薄膜电极的制备和微波表征。a） Ti₃C₂T_x 薄膜制备过程的示意图。b） 在 X 波段具有不同 R_s 的 Ti₃C₂T_x 薄膜的 EMI SE 值。c） 具有不同 R_s 的 Ti₃C₂T_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 之和等于总 SE。d） 计算 X 波段具有不同 R_s 的 Ti₃C₂T_x 薄膜的反射率、吸收率和透射率。

 
Fig 2. Ti₃C₂T_x 基电化学开关器件的结构设计和 EMW 响应行为。a） 基于平行金属和 Ti₃C₂T_x 电极的可调谐 EMI 屏蔽器件示意图。b） 制造的可调谐 EMI 屏蔽器件的数字图像。c） 用于可调谐 EMI 屏蔽的电化学驱动过程的示意图。d） 在恒压条件下，具有不同 R_s 的 Ti₃C₂T_x 电极的 EMI SE 调制范围。e） 循环伏安测试期间 15 Ω sq⁻¹ Ti₃C₂T_x 薄膜电极的实时 EMI SE 与电位的关系。f） 在循环伏安法测试期间，15 Ω sq⁻¹ Ti₃C₂T_x 电极提取的 EMW 反射和吸收的原位变化。
 
 
Fig 3. S-Ti₃C₂T_x 薄膜的电可调 EMI 屏蔽特性。a） Ti₃C₂T_x 的薄片尺寸随超声处理持续时间的变化。b） 在恒定电位下 R_s 变化的 S-Ti₃C₂T_x 电极的 EMI SE 最大调制幅度。c） S-Ti₃C₂T_x 薄膜电极的电化学原位 EMI SE 测量。d） S-Ti₃C₂T_x 电极在施加电位下的反射和吸收特性的演变。
 
 
Fig 4. Ti₃C₂T_x 在电化学反应过程中可调 EMW 响应的机理研究。a） L-Ti₃C₂T_x 和 S-Ti₃C₂T_x 电极电解质浸润前后的 XRD 分析。b） 电解质渗入 Ti₃C₂T_x 片材的示意图。c） 在 CV 期间由源表测量的原位电阻与电位的关系图。d） 在循环过程中对不同电位的 Ti₃C₂T_x 薄膜进行原位 XRD 分析。e） Ti₃C₂T_x-电解质界面处电化学驱动响应机制的示意图。
 

Fig 5. 基于 Ti₃C₂T_x 的可切换 EMW 吸收系统。a） Ti₃C₂T_x 基盾牌与索尔兹伯里屏幕相结合的动态伪装表面示意图。b） 不同 R_s 的 S-Ti₃C₂T_x 薄膜与 Salisbury 屏幕结合的平均反射和吸收。c） 500 Ω sq^-1 S-Ti₃C₂T_x 基屏蔽层与不同电位的索尔兹伯里屏蔽层相结合的 2D 反射抑制图，其中彩条表示反射强度。d） 两个基于 Ti₃C₂T_x 的屏蔽层与谐振腔 （TCT） 相结合，用于吸收 EMI SE 调制的示意图。e） X 波段初始 SE_R 和 IML、RL 和 TCT 吸收的比较。f） TCT 器件的电位相关 EMI SE 和反射吸收组成。
 
       相关研究工作由南京邮电大学Qiang Zhao、Jianmin Li团队联合南京理工大学Jing Bian团队于2024年在线发表在《Advanced Materials》期刊上，Electrochemically-Switched Microwave Response of MXene in Organic Electrolyte，原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202413311

转自《石墨烯研究》公众号