东南大学建MoS2新型核-鞘结构 能减小电磁污染

近日，东南大学刘磊教授团队通过静电吸附自组装和随后的水热反应构建了MoS2新型核-鞘结构（CF@MXene@MoS2核-鞘结构），其能实现可调谐和高效吸波，以减小电磁污染。

随着通讯技术的发展和相关设备的大范围应用，各种电子设备在给人们生活带来便利的同时，也会对人体健康造成潜在的影响。为了应对日益严重的电磁污染，人们迫切需要能够满足各种需求的电磁波屏蔽和吸收材料。

一般来说，微波吸收（MA）材料的设计和构建包括两个方面：组分的选择与结构的设计。根据现有的认识，一维MA相关材料，受益于各向异性和高长径比，在高频电磁场下容易沿轴向形成载流子传输路径，通过导电损耗消耗电磁波能量；二维MA相关材料由于具有本征的高比表面积和层状结构，可以通过接口处的极化增强和层间的多重反射来耗散电磁波；三维MA相关材料则可以通过引入空隙、孔洞等提高材料的阻抗匹配度，从而有利于吸波损耗。最近的研究表明，同时包含一维和二维组分的层级三维结构具有优异的吸波性能。

另一方面，在吸波材料组分的选择上，新兴二维材料MXene因为具有独特的性质而受到广大研究者的关注。MXene相关的复合物已被证明具有可控的介电常数和优异的吸波性能。然而，当前大多数研究倾向于直接将二维MXene与其他组分复合，这样会导致MXene的团聚从而削弱其优势。同时，具有高电导率的MXene片层也会导致电磁波在材料表面的反射，降低了阻抗匹配度。

为解决上述的问题，刘磊教授课题组采用了一种简单的静电自组装和水热法构建了层级CF@MXene@MoS2核-鞘结构，其具有优异的微波吸收性能。Ti3C2 Mxene表面丰富的官能团使其在水溶液中具有电负性，利用静电吸附，可以使其在CTAB改性过的带正电性的碳纤维（Carbon Fiber，CF）表面进行组装，形成一维核-鞘结构的CF@MXene微棒；然后再通过简单的水热反应，在其最外面生长垂直取向的2H-MoS2纳米薄片。2H相的MoS2具有良好的半导体性质和介电性质，可以在改善阻抗匹配的同时，提高整个体系的介电损耗能力。此外，研究还发现CF@MXene@MoS2核-鞘结构具有显著的协同效应，最优反射损耗值在3.5mm厚度下达到-61.51dB，最大的有效吸收带宽在2.1mm厚度下达到了7.6GHz，且覆盖了整个Ku波段。

据悉，该研究成果已发表在国际顶级期刊Advanced Functional Materials（影响因子16.836）上。

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