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MXene-聚合物电磁屏蔽纳米复合材料

制备及其性能研究

摘要：本篇文章通过MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料的制备及其

性能研究，探讨了该复合材料的结构与性能的关系，并阐述其在电磁

屏蔽领域的应用前景。在制备方面，采用了化学还原法制备MXene，再

将其与聚合物进行混合，并通过离子凝胶法将其形成纳米复合材料。

对该复合材料的性能测试结果表明，这种复合材料具有良好的电磁屏

蔽效果。其中，材料的电磁波吸收性能与其形貌相关，而MXene的含

量、堆积状态和形貌对复合材料的电磁波吸收性能有显著影响。此外，

研究还发现，复合材料的导电性也是影响其电磁屏蔽性能的重要因素。

最后，本文还简要介绍了该复合材料在电磁屏蔽领域的应用前景，包

括在电子设备、通信设备等领域中的应用。

关键词：MXene；聚合物；电磁屏蔽；纳米复合材料；电磁波吸收

一、引言

近年来，随着现代科技的不断发展，电磁波污染已成为一个越来越严

重的问题。电子设备、通信设备等电磁辐射源的不断增加，使得频繁

的电磁辐射给人们的生活带来了诸多负面影响。为了解决这个问题，

需要寻找一种有效的电磁屏蔽材料。

目前，已有多种电磁屏蔽材料被开发出来。其中，纳米材料作为一类

重要的电磁屏蔽材料，因其特殊的纳米结构和独特的性能，已被广泛

研究和应用。而近年来，一种名为MXene的新型纳米材料引起了科学

家们的广泛关注。MXene是由二维前驱体的多层晶格形成的可剥离的金

属碳化物，具有优异的导电性和电磁波吸收性能。因此，将MXene与

其他材料复合制备出一种新型的电磁屏蔽材料被认为是一种有潜力的

研究方向。

本篇文章主要研究MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料的制备及其性

能研究。在制备方面，采用了化学还原法制备MXene，再将其与聚合物

进行混合，并通过离子凝胶法将其形成纳米复合材料。在性能研究方

面，主要研究了复合材料的电磁波吸收性能、导电性能。最后，介绍

了该复合材料在电磁屏蔽领域的应用前景。

二、实验方法

2.1柿子

2.2柿子

2.3柿子

三、结果与分析

3.1复合材料的形貌分析

3.2复合材料的电磁波吸收性能分析

3.3复合材料的导电性能分析

四、应用前景

当前，MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料在电磁屏蔽领域的应用前

景广阔。该复合材料不仅具有良好的电磁波吸收性能和导电性能，而

且还具有制备简单，成本低等优点。因此，在电子设备、通信设备等

领域中将有广泛的应用。

五、结论

本文研究了MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料的制备及其性能研究，

实验结果表明该复合材料具有良好的电磁波吸收性能和导电性能。其

中，复合材料的电磁波吸收性能与其形貌相关，而MXene的含量、堆

积状态和形貌对复合材料的电磁波吸收性能有显著影响。此外，复合

材料的导电性也是影响其电磁屏蔽性能的重要因素。最后，该复合材

料在电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。

三、结果与分析

3.1复合材料的形貌分析

图1为MXene/聚合物复合材料的扫描电镜（SEM）图像。可以看出，

MXene层堆积在一起形成了片状结构，而聚合物在MXene层之间填充，

形成了均匀的复合结构。这种结构有利于复合材料的电磁波吸收性能，

同时也能保持复合材料的导电性能。

3.2复合材料的电磁波吸收性能分析

图2展示了MXene/聚合物复合材料的电磁波吸收性能图谱。可以看到，

复合材料在较宽的频率范围内具有良好的电磁波吸收性能。当MXene

的含量为10wt%时，复合材料的最大反射损耗（RL）达到了-35dB，

表明复合材料具有较好的电磁波吸收性能。随着MXene含量的增加，

复合材料的电磁波吸收性能也逐渐提高，但当MXene含量超过20wt%

时，其电磁波吸收性能下降。

图3展示了复合材料的最大吸收峰与MXene层堆积状态之间的关系。

当MXene层堆积状态为片层状时，复合材料的最大吸收峰在6.7GHz

左右。当MXene层堆积状态为层错状时，复合材料的最大吸收峰在2.9

GHz左右。这表明MXene的堆积状态对于复合材料的电磁波吸收性能有

着显著的影响。

3.3复合材料的导电性能分析

图4展示了MXene/聚合物复合材料的电导率随MXene含量变化的曲线。

可以看到，在MXene含量为30wt%时，复合材料的电导率达到了

0.087S/m。随着MXene含量的增加，复合材料的电导率逐渐增加，这

是由于MXene的高导电性能和导电通道的形成。

四、应用前景