MXenes在制備過程中需要引入氟化物進行刻蝕以形成二維層狀結構，在其產(chǎn)物中難以避免的存在一些表面基團（-OH、-F或=O等），因此MXenes通常用一個通式Mn+1XnTx來表示，其中T表示其表面的官能團。MXenes表面官能團的存在為其作為吸波材料提供了便利：，官能團在材料內部引入了大量的缺陷，一方面導致缺陷極化介電損耗，另一方面調控表面阻抗形成阻抗匹配和傳輸損耗；其次，官能團的存在可以拓寬多層材料的層間距，減小材料的密度并為材料的復合改性提供更多的空間。

圖1細Fe3O4納米顆粒與MXenes復合吸波材料制備示意圖

掃描電子顯微鏡顯示MXenes的表面被直徑～4.9nm的Fe3O4納米粒子和TiO2粒子緊密覆蓋，如圖2所示

圖2  復合吸波材料掃面電鏡照片

通過調整[TiO2/Ti3C2Tx]/[Fe3O4]的比例，可以優(yōu)化復合材料的微波吸收能力（即反射損耗（RL）值和吸收層厚度）。樣品TiO2/Ti3c2Tx/Fe3O4-5表現(xiàn)出的吸收性能，在10.1GHz處呈現(xiàn)反射率為−57.3 dB，在1.9 mm厚度條件下吸收波段（RL≤−10 dB）在9.1–11.1 GHz之間，如圖3所示。圖3  復合吸波材料的反射衰減與頻率關系

TiO2/Ti3C2Tx/Fe3O4復合吸波材料之所以具有上述吸波性能，主要有如下原因：(1) 在形成TiO2/Ti3C2Tx/Fe3O4復合材料的蝕刻和水熱反應過程中，缺陷和極性官能團的存在導致了自摻雜效應，從而引入額外的載流子和有益的偶極子取向極化，而偶極子極化和相應的弛豫則會引起能量耗散。(2) 由于TiO2/Ti3C2Tx/Fe3O4復合材料具有復雜的層次結構和異質組分，生成了大量的TiO2-Ti3C2Tx、Ti3C2Tx-Fe3O4和TiO2-Fe3O4界面和三重界面。此外，在MXene表面修飾的小尺寸Fe3O4對多界面也有很大的貢獻。這樣，在多界面和三重界面處積累了大量的束縛電荷，導致界面極化與相關弛豫耦合，而這些束縛的大量電荷在交變電磁場下獲得足夠能量可以無地通過界面平面，電荷的集體運動也有助于電磁波的吸收。(3) 納米顆粒的應用使得鐵原子總數(shù)在表面或表面附近的比例越來越大（例如，粒徑為50和100時，比例分別約為30-60%和15-30%），有利于MXenes構建導電網(wǎng)絡。因此，MXenes和Fe3O4納米粒子之間的緊密相互作用使電子在鐵離子和Ti3C2Tx相之間通過導電的多層結構地來回移動，這個過程也消耗部分電磁能，如圖4所示。

圖4  復合吸波材料微波衰減原理示意圖

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zzj 2021.3.15