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Review|二维材料:构建超薄高效电磁屏蔽及吸波体的新选择

已有 4309 次阅读 2018-8-2 11:06 |系统分类:论文交流

Review|二维材料:构建超薄高效电磁屏蔽及吸波体的新选择 

    二维材料是这些材料中最有前途的佼佼者,它们集各种优势于一身,将在电磁屏蔽及吸波领域大展拳脚。石墨烯是最先发现的具有单原子厚度的二维材料,它具有非常好的导电性,研究表明,单原子厚度的石墨烯的EMI SE值是2.27dB,意味着单层石墨烯能屏蔽掉40%的入射电磁波,并且其中被吸收的电磁波与反射电磁波的比值达到9:1,表明了二维材料在电磁波屏蔽和吸收上的无限潜力[1];除了好的导电性,石墨烯还具有超级大的比表面积,使得石墨烯基的高分子复合材料具有非常低的渗滤阈值,接近0.1 vol%[2],即使对于低石墨烯含量的复合材料也可以达到高的电磁波介电损耗;此外,单层石墨烯的层间距也对电磁屏蔽效能产生影响,不同的层间距会导致屏蔽效能的显著差异及反射和吸收比例的不同[3],表明了结构设计对电磁屏蔽及吸收的重要性2016年,Shahzad等人报道了一种二维过渡金属碳化物(MXene)的电磁屏蔽效能甚至超过了传统的金属银和铜[4],这是一个令人震惊的结果,因为MXene的电导率比银和铜要低几个数量级,它们对电磁波的反射能力要远远弱于金属,但是却具有更强的电磁屏蔽效能,证明了MXene 的内部结构对电磁能的耗散具有重要作用,这一发现为通过组装和结构设计来改善电磁屏蔽及吸波体的性能提供了无限的想象空间,吸波材料有望向超薄化设计迈出新的一步。 

    考虑到二维材料在电磁屏蔽和吸波应用上的显著进步和巨大潜力,近来北京航空航天大学的胡明俊教授和香港城市大学的李国耀教授等在FOP刊上系统地总结了二维材料在电磁屏蔽和吸波应用上的研究进展,并展望了二维材料在该领域的未来发展及面临的挑战,以期为超薄电磁屏蔽和吸波体的研发助力[5]


References

1.      S. K. Hong, K. Y. Kim, T. Y. Kim, J. H. Kim, S. W. Park, J. H. Kim, B. J. Cho, Electromagnetic interference shielding effectiveness of monolayer graphene, Nanotechnology 23(45), 455704 (2012)

2.      S. Stankovich, D. A. Dikin, G. H. B. Dommett, K. M. Kohlhaas, E. J. Zimney, E. A. Stach, R. D. Piner, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, Graphene-based composite materials, Nature 442(7100), 282 (2006)

3.      Z. Lu, L. Ma, J. Tan, H. Wang, X. Ding, Transparent multi-layer graphene/polyethylene terephthalate structures with excellent microwave absorption and electromagnetic interference shielding performance, Nanoscale 8(37), 16684 (2016)

4.      F. Shahzad, M. Alhabeb, C. B. Hatter, B. Anasori, S. M. Hong, C. M. Koo, Y. Gogotsi, Electromagnetic interference shielding with 2d transition metal carbides (MXenes), Science 353(6304), 1137 (2016)

5.      M. J. Hu, N. B. Zhang, G. C. Shan, J. F. Gao, J. Z. Liu, and R. K. Y. Li, Two-dimensional materials: Emerging toolkit for construction of ultrathin high-efficiency microwave shield and absorber, Front. Phys. 13(4), 138113 (2018)


文献链接

Mingjun Hu, Naibo Zhang, Guangcun Shan, Jiefeng Gao, Jinzhang Liu, and Robert K. Y. Li, Two-dimensional materials: Emerging toolkit for construction of ultrathin high-efficiency microwave shield and absorber, Front. Phys. 13(4), 138113 (2018)



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