隨著太赫茲(THz)技術的發(fā)展，太赫茲屏蔽/吸收材料的需求激增，以避免電磁干擾(EMI)或污染。可以快速固化成膜并穩(wěn)定粘附在任意基材上的涂料非常適用于屏蔽/吸收應用。最近，具有高電子電導率和親水性的MXenes引起了人們對EMI屏蔽的極大興趣。在這項工作中，研究人員制備了一種基于共聚物-聚丙烯酸乳膠(PAL)的MXene水性涂料(MWP)，它不僅具有強大的太赫茲EMI屏蔽/吸收效率，而且可以輕易粘附在太赫茲頻段常用的各種基材上。通過調節(jié)膠體力和粘性力可以調節(jié)MWP的粘度，PAL中的氰基在MWP和基材之間提供了強烈的分子間極性相互作用。因此，在石英上38.3微米厚的MWP涂層表現(xiàn)出64.9 dB的EMI屏蔽值，并且在MWP涂覆的海綿泡沫上獲得了32.8 dB的出色反射損耗。這種獨立于基板的MWP涂層提供了一種實現(xiàn)高性能太赫茲電磁屏蔽/吸收的簡單有效的方法。
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Figure 1.MWP的合成和不同MXene填料含量的MWP的粘度測量。(a)Ti
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x水分散體和Ti
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x MXene水性涂料的制備示意圖。(b)40 mg mL
-1的MXene水分散體和具有不同填料含量的MWP的粘度
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Figure 2. Ti
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x和MWP的表征。(a-c)粘度隨MXene填料含量變化的示意圖。(d)氧化鋁過濾器上Ti
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x薄片的SEM圖像。(e)原始Ti
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x和具有不同填料含量的MWP的XRD圖。(f)30 wt% MWP的N1s XPS譜圖。(g) MXene和MWP在乙醇中超聲處理5分鐘后粘附穩(wěn)定性的比較。左圖顯示將MXene和30 wt% MWP涂覆的石英基板置于50 mL乙醇中。(h)超聲處理5分鐘后MXene和MWP（30 wt% MXene）的紫外可見光譜。MWP石英超聲溶液的吸光度約為0.006%，遠低于純MXene石英超聲溶液和參考溶液。
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Figure 3.不同基材上的MWP涂層。(a)不同基材上30 wt% MWP涂層的照片：印刷紙、鋁箔、銅箔、海綿泡沫、載玻片、聚酰亞胺膠帶、硅片和石英。(b)粘附在PMMA基材上的30 wt% MWP的SEM圖像顯示MWP的層狀結構在刮刀涂布的剪切應力下得以保留。(c)純MXene和MWP在不規(guī)則形狀鋁合金上的比較。(d)網(wǎng)格輪廓(PMMA)上的MWP涂層的照片，作為一些復雜結構的示例。(e)海綿泡沫上30 wt% MWP涂層的SEM圖像，其顯示海綿泡沫框架上有許多MXene薄膜。
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Figure 4 MWP的電導率和30 wt% MWP的太赫茲輻射屏蔽/吸收性能。(a)具有不同Ti
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x填料含量的MWP的電導率。(b)EMI SE值與石英上30 wt% MWP的厚度的關系。(c)MWP涂覆海綿泡沫的RL值。(d)30 wt% MWP涂覆不同類型基材的EMI SE值：柔性、剛性、多孔。(e)不同類型基材的 RL：柔性、剛性、多孔。(f)EMI SE與先前文獻的比較。
相關研究成果由電子科技大學 Xu Xiao 和 Qiye Wen 課題組于2021年發(fā)表在ACS NANO （https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04656）上。原文：Substrate-Independent Ti
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x MXene Waterborne Paint for Terahertz Absorption and Shielding。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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