MXene跟踪

电磁波(EMW)使用技术是信息革命的基石,推动了工业设备和电子设备的广泛应用。

移动通信、家庭无线路由器、电脑等设备依赖EMW传输数据,提高了生活质量。

然而,这同时引发了健康问题的关注,如癌症、头痛、抑郁和疲劳等,因为复杂的电磁辐射环境影响着人们的生活。

此外,为避免雷达探测,增加战场生存机会,吸波材料的研究与开发成为关键,以实现武器系统隐身。

早期的电磁防护使用具有高导电性的金属,如铁、钴、镍和Fe3O4等,通过反射EMW制造电磁屏蔽材料。

然而,这些金属材料存在尺寸大、操作灵活性差、腐蚀性不强以及反射的EMW可能被雷达捕获的限制,不适合在军事等领域的使用。

非金属导电材料,如碳纳米管(CNT)、石墨烯和碳(C),因其轻质和高电损耗,在EMW吸收领域展现出优异性能。

而MXene材料的引入,凭借其丰富的表面官能团、稳定的空间结构、大比表面积、高导电性和轻质特性,展现出更大的吸收优势。

MXene材料通过高比表面积、多极化机制的高效介电损耗和独特的二维纳米结构界面损耗增强,高效捕获入射EMW。

MXene材料具有类似石墨烯的结构,属于2D过渡金属碳化物/氮化物/碳氮化物家族。

首次合成于2011年,以Naguib等人的工作为基础,MXene被命名为MXene,因其具有亲水性和导电性,部分MXene还具有磁性,取决于不同的“M”元素。

MXene的这些独特属性可以通过控制其成分和表面组分进行调整,激发了理论和实验研究的兴趣。

碳材料的加工和改性在电导率调节和缺陷控制方面不如导电聚合物(CPs)。

CPs,如聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)等,作为高分子材料的一类,具有优异的电磁波吸收潜力。

CPs的共轭链赋予其离域电子结构,产生卓越的电子性能,如低电离势、能量光学跃迁、良好的导电性以及高电子亲和性。

通过掺杂可以提高CPs的电导率,使其作为电磁干扰(EMI)屏蔽材料的应用广泛。

然而,它们的屏蔽作用主要来自于EMW的吸收,而非仅反射。

MXene和CPs作为EMW吸收条件,凭借其优异的导电性,展现出协同作用。

MXene与CPs复合材料的合成方法多样,包括自组装、原位聚合、静电纺丝等。

自组装技术通过静电相互作用将聚苯胺纳米纤维固定在层状Ti3C2T纳米片上,形成复合材料,有效缓解MXene的氧化和团簇积累。

原位聚合方法在Ti3C2T MXene层上引发苯胺单体聚合,构建复合材料。

静电纺丝技术通过电化学方法在工作电极上沉积Ti3C2和聚苯胺,形成复合膜。

MXene的电磁吸收机理主要涉及电导率、介电损耗和层状结构。

高导电性有助于电子吸收电磁能量并产生导电损耗。

丰富的表面官能团形成偶极子,将电磁能转化为热能,实现弛豫损耗。

层状结构导致多次反射,增强吸收效果。

然而,MXene的电导率降低伴随表面官能团含量增加,尽管电导率下降,表面官能团增加了电子跃迁的能量损失。

在复合材料的合成方法中,自组装、原位聚合和静电纺丝等技术提供了MXene与CPs协同作用的途径。

MXene与CPs的复合材料在电磁防护、隐身技术和吸收性能方面展现出广阔的应用前景,促进了材料科学和工程领域的研究和发展。

电磁屏蔽的主要作用有哪些?

1、可以避免磁场干扰

2、测量过程中无法避免的干扰磁场,比如由某些线圈,某些电磁原件等引起的。针对这两个方面,做如下解答:

1、可以增设电磁屏蔽装置,比如加一层铜片、不锈钢片,木头、泡沫等绝磁材料,此外可以在传输导线上加防干扰环或屏蔽层,诸如此类的措施。

2、可以采取背景测量归零,在进行测试,实际上磁体的磁场测量就是采用这种手段,当然可以测出背景值,用最终的测量值减去背景值就是你测的值。

这个也是测量常用的方法。

扩展资料:

静电屏蔽应具有两个基本要点,即完善的屏蔽体和良好的接地。

电磁屏蔽不但要求有良好的接地,而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性,对屏蔽体的导电性要求要比静电屏蔽高得多。

因而为了满足电磁兼容性要求,常常用高导电性的材料作为屏蔽材料,如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。

在实际的屏蔽中,电磁屏蔽效能更大程度上依赖于机箱的结构,即导电的连续性。

机箱上的接缝、开口等都是电磁波的泄漏源。

穿过机箱的电缆也是造成屏蔽效能下降的主要原因。

解决机箱缝隙电磁泄漏的方式是在缝隙处用电磁密封衬垫。

电磁密封衬垫是一种导电的弹性材料,它能够保持缝隙处的导电连续性。

常见的电磁密封衬垫有导电橡胶、双重导电橡胶、金属编织网套、螺旋管衬垫、定向金属导电橡胶等。

电磁波屏蔽涂料的开发应用

美国军方早在 20 世纪 60 年代就将银系导电涂料用作电磁屏蔽材料。

银系涂料性能稳定,屏蔽效果极佳 ( 可达 65dB 以上 ) ,但由于其成本太高,只能适合于某些特定的场合;镍系涂料价格适中,屏蔽效果好,抗氧化能力比铜强,因而成为当前欧美等国电磁屏蔽用涂料的主流。

其涂层厚度为 50 ~ 70 μ m 时体积电阻率为 10 -3 Ω· cm ,屏蔽效果可达 30 ~ 60dB(500 ~ 1000Hz) 。

例如 TBA 公司开发的 ECP502X 和 ECP503 , AchesonColloids 公司的 Elecotrody440S 以及 BEE 化学公司的 IsolesR65 等均为镍系涂料,镍系涂料在低频区 (<30MHz) 的屏蔽效果不如铜系涂料。

铜系涂料导电性好,但抗氧化性差。

随着近年抗氧化技术的发展,铜系涂料的开发与应用也逐渐增多。

如日本昭和电工公司的铜/丙烯酸树脂 ( 牌号为 Copalexl00) 由于对铜进行了特殊处理,导电性能比较稳定,其用量仅为镍系涂料的一半。

由于铜的体积电阻率比镍小,因此在涂层厚度相同时,铜系涂料的表面电阻率比镍系涂料低。

铜系涂料的其它产品如 TBA 公司的 ECP510 , AchesonColloids 公司的 Elecotmdy437 , BEE 化学公司的 IsolexR73 以及化成工业公司的 ES3000 等。

对于石墨和炭黑等碳素系导电涂料,需要用高电导性和高结构性的炭黑作填料才能使其体积电阻降至 10 Ω· cm 以下,最低可达 10 -2 Ω· cm 左右。

由于碳系涂料的导电性相对较差,用作电磁屏蔽材料的效果比其他金属填料要差一些。

但碳系涂料具有耐环境性好,密度小,价格低等优点。

复合型导电涂料的导电机理比较复杂,其导电性受导电填料的种类、大小、形状、含量、成膜树脂的种类以及固化条件的影响。

当前,对金属系电磁屏蔽导电涂料的研究关键在于如何更好地解决铜粉和镍粉的抗氧化性和涂料在储存过程中的金属填料的沉降问题。

另外,该领域的一个潜在的重要趋势就是水性涂料的开发,在这方面已经出现了许多性能优异的以金属镍作为填料的配方,因为这种金属在很大的 pH 值范围内都具有优良的防腐性能。

电磁屏蔽涂料以复合型导电涂料为主要发展方向,尤其是美国和日本都很重视复合型屏蔽涂料的开发和应用。

国外先进发达国家,特别是美国、英国、日本等国已经形成生产各种类别和系列规格的屏蔽涂料产业。

对于屏蔽涂料的研究发展,日本始终走在世界的前列。

其中,海尔兹化学株式会社就是日本有名的企业,该会社生产的波鲁斯系列屏蔽涂料在世界各国都享有极高的声誉。

80 年代末,美国生产屏蔽涂料的公司己超过 25 家,年销售额以每年 50 %的增长率增长。

在西方,屏蔽材料特别是电磁屏蔽涂料的消耗量也是快速增加,特别是在计算机等行业。

我国对于电磁屏蔽涂料方面的研究 80 年代末才开始起步,目前国内一些单位在这方面已取得了一定的研究成果,如四川大学研究出的系列电磁屏蔽涂料,已通过鉴定并得到应用;北京市印刷技术研究所也研制出了性能稳定的铜系导电涂料,具有良好的电磁屏蔽效果。

但是,我国在电磁屏蔽涂料领域中的研发仍较为落后,研究大于 1GHz 以上的微波隐身材料的单位较多,而开展频率在 10kHz ~ 1GHz 范围的电磁波屏蔽涂料的研究刚刚起步,研究单位少,研究的品种单一,电磁屏蔽性能低,未形成产品的系列化和产业化,因而国产电子设备及产品在防护电磁波辐射标准上大大落后于发达国家产品,也是难以跻身于进口名牌产品行列的重要因素之一。

电镀原理及过程
电解液用硫酸铜 电镀铜时 为什么这么做呢 目的是为了使溶液中