刘磊团队今日Chem. Eng. J.：MXene/纤维素微纤维复合石墨烯，微波吸收！

论文信息

作者：Jianqiao Wang通讯作者：刘磊通讯单位：东南大学DOI:10.1016/j.cej.2022.135734
  全文速览  

通过引入新型纳米材料以开发各种电磁波吸收器，是解决电磁污染问题的一个极具前景的策略。近年来，由于独特的碳化物核结构，以及丰富的表面官能团赋予其令人满意的亲水性和可调控的电学性能，MXene已成为各个领域中一颗不可忽视的闪亮之星。尽管Ti₃C₂T_x MXene被公认为是高效的微波吸收候选材料，但其在保持阻抗匹配和提高介电损耗之间仍然存在着矛盾。

图1. MCGA的制备流程示意图。
文章要点1：在本文中，为了克服上述挑战，作者成功设计出一种独特的1D/2D互穿网络结构，其由一维MXene/纤维素(MC)复合超细纤维和石墨烯多孔框架组成。
文章要点2：首先将Ti₃C₂T_x MXene负载于柔性的羧甲基纤维素超细纤维上，并通过自组装形成一维核壳结构。随后，通过水热还原与还原氧化石墨烯层发生交联，制备出MC/石墨烯气凝胶(MCGA)。研究发现，气凝胶中复杂的交联网络和丰富的结合界面可以促进导电损耗和极化损耗，而MC超细纤维通过改善内孔结构有效提高了整体阻抗匹配度。
文章要点3：测试表明，MCGA的反射损耗为-87.48 dB，最宽有效吸收带宽(EAB)可达到10.4 GHz，优于几乎所有此前报导的MXene基微波吸收器。此外，MCGA还表现出疏水性、隔热性和可压缩性等多功能属性，从而揭示出该设计路线的有效性和优势。

图2. MCGA的形貌与微结构表征。

图3. 所制备出材料的光谱学表征。

图4. MCGA的微波吸收性能。

图5. 不同构建策略制备出气凝胶的比较。

图6. MCGA的微波吸收机理示意图。

图7. MCGA的多功能属性。
  参考文献  Jianqiao Wang, Ze Wu, Youqiang Xing, Lei Liu.A novel 1D/2D interpenetrating network architecture of MXene/cellulose composite microfiber and graphene for broadband microwave absorption. Chem. Eng. J. 2022. DOI: 10.1016/j.cej.2022.135734.https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135734

信息来源：公众号【材料最TOP】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。