Ti3C2Tx/MXene在电磁屏蔽领域的应用研究进展

电子设备领域的迅速发展和广泛应用导致电磁辐射干扰问题日趋严重,为此,开发精确度更高、安全性更好的电磁屏蔽材料成了重要的研究方向。Ti₃C₂T_x/MXene以其优异的电磁屏蔽性能被广泛应用于各领域的电磁屏蔽应用中,其薄膜、轻质多孔气凝胶的组装研究也取得了重大突破。笔者基于Ti₃C₂T_x为主体的电磁屏蔽材料,重点介绍了Ti₃C₂T_x/MXene的制备方法、应用电磁屏蔽机理、Ti₃C₂T_x/MXene薄膜及轻质气凝胶多孔结构组装技术,并根据MXene的各种性能,分析了Ti₃C₂T_x/MXene材料的发展方向。     

石墨烯基复合组装膜应用研究进展

综述了石墨烯复合膜材料的制备方法与性能研究,包括石墨烯基复合Langmuir-Blodgett(LB)膜、石墨烯基复合纺丝薄膜及其他石墨烯复合膜.同时,总结了近年来石墨烯复合物膜的研究进展,阐述了石墨烯基复合膜的应用前景和面临的挑战.     

MXene及其金属复合物在光催化方面的研究进展

近年来,二维(2D)过渡金属碳化物/氮化物(MXene)一直是热门研究领域.MXene最早来源于层状三元碳/氮化物(MAX相)材料的剥离.最初合成的MXene材料是多层的,随着研究的深入,研究人员研发出了制备单层MXene的方法.MXene材料的合成方法不断更新和改进,旨在获得更高质量的MXene材料,并探索其在光催化等领域的应用.由于MXene材料本身的局限性,使其在应用方面有待提高.而贵金属MXene复合材料作为稳定、高效、高活性的催化剂显现出良好的性能.因此,研究者期望将贵金属结合到MXene体系从而应用于实际.本文简要介绍了MXene的相关应用,主要综述了MXene及贵金属MXene复合材料在光催化领域的应用.同时综述了运用多种方法将贵金属负载在MXene材料上的简便合成策略,并对MXene的研究现状、应用方向和未来发展进行了探讨.     

通过固化液态前驱体，模塑制备高比表面积聚合物电解质

用光化学方法将能够100％固化的低分子量活性液态前驱体固化成拥有优良质子电导率的固体膜，从而通过这种简单的过程制备了用于燃料电池的聚合物电解质膜（PEM）。这种方法不需要熔融挤出或溶剂重塑等进一步处理过程，而是直接将液态前驱体固化为薄膜，并使薄膜保持在所需要的尺寸。通过化学交联，可以在薄膜中增加磺酸基团数目以此达到高的质子传导率而又不增加薄膜的水溶性，水溶性会破坏非交联的聚合物。用这种薄膜制备了膜电极组件（MEA），它的电池性能优于基于商业化材料的电池。而且。由于液态前驱体的存在，通过柔性平面印刷或微模塑技术可以在薄膜表面上形成具有高精确性，微型的三维结构。相比于普通平面膜，这种有表面微结构的膜在膜与催化剂层之间提供了一个更大的接触面积，进而使其组成的MEA具有更高的功率密度。因此它能使燃料电池微型化，促进燃料电池在移动设备中的应用。     

MXene材料储能应用研究进展

MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,具有类似石墨烯的二维结构.MXene因其独特的物理和化学特性,以及在储能、催化、电子与光电子等领域中的良好应用前景而受到广泛关注.介绍了MXene材料的制备、表征以及在锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池和超级电容器等储能器件上的最新研究成果.最后,对MXene材料的未来发展和挑战进行了介绍.     

绝缘环氧模塑料表面导电聚吡咯薄膜的化学聚合与表征

电磁波干扰越来越多地存在于我们的日常生活中,许多微电子封装材料需要具备屏蔽电磁波的功能.聚吡咯由于具有良好的导电性能和环境稳定性,表现出优异的电磁屏蔽能力.我们利用化学聚合法在绝缘环氧模塑料封装材料表面制备得到了导电聚吡咯薄膜,用X射线光电子能谱、红外光谱、扫描电子显微镜对聚合物薄膜进行了表征.通过SEM分析表明,经对甲基苯磺酸钠掺杂后,制备得到的聚吡咯薄膜均匀连续、致密平整,用四探针测试仪测得掺杂后聚吡咯薄膜的电导率达到了2.3×103S/m以上.     

掺镍纤维的水泥基复合材料的电磁屏蔽性能

电磁波技术的广泛应用导致电磁干扰与污染日益严重,采取电磁屏蔽措施能够有效地防范这些危害。实验采用不同的方法分散镍纤维屏蔽介质,然后掺入到水泥材料中制得水泥基复合屏蔽材料,研究了屏蔽介质的分散方式、掺量、试样厚度对屏蔽性能的影响;利用四探针测试仪、电子探针等手段表征了复合材料的电导率和屏蔽介质的分散均匀性。结果表明,镍纤维屏蔽介质的分散方式对屏蔽性能有较大的影响,其在水泥基材料中有一个最佳掺量值;当采用超声波分散的掺量φ镍纤维为5%、试样厚度为6 mm时,水泥基复合材料的电导率为2. 41×10~(-3)S/cm,在100 k Hz～1. 5 GHz频率范围内的平均屏蔽效能值约40 d B,其最小屏蔽效能值为36. 23 d B,最大达45. 74 dB。     

二维材料MXene的制备及其在光催化产氢领域的研究进展

MXene是一种类石墨烯结构的新型二维材料,由MAX材料刻蚀掉A层后得到手风琴状MXene,然后经过插层步骤可以得到少层或单层的MXene薄片.MXene具有良好的物理化学性质,如高导电性、高比表面积、活性位点多和独特的形貌及结构,使其在储能、电池、超级电容器和光催化方面具有良好的发展前景.本文中列举新型二维材料MXene的几种主要制备方法,阐述MXene在光催化产氢领域展现出来的优异性能,并对其发展前景做出一定的展望.     

磁控溅射制备Ag/TiO2复合薄膜的光催化降解性能

为了提高TiO2薄膜的光催化效率,利用中频交流磁控溅射技术,采用Ti和Ag金属靶制备了Ag/TiO2复合薄膜.利用X射线光电子能谱、 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能.结果发现: Ag在厚度较薄时以聚集颗粒形式存在; 在Ag膜厚度为15 nm时, Ag/TiO2复合薄膜与TiO2薄膜相比其光催化效率可提高2倍; Ag/TiO2复合薄膜对亚甲基蓝的光催化降解效率与复合薄膜的透射率均随Ag膜厚度增加逐渐下降,其原因是Ag膜厚度不断增加,最终完全覆盖TiO2薄膜表面,阻挡了TiO2薄膜与污染物的有效接触, Ag作为光生电子捕获剂的有利影响消失.     

氮化硅薄膜的制备技术综述

氮化硅薄膜在微电子材料及器件生产中被广泛用作表面钝化保护膜、绝缘层、杂质扩散掩膜等。在硅基太阳能电池中,氮化硅用作钝化膜和减反射膜。本文综述了几种制备氮化硅薄膜的方法。     

一种有机硅烷/稀土复合薄膜制备及纳米摩擦学性能

采用分子自组装技术在单晶硅基底上制备了有机硅烷/稀土（APTES/RE）复合薄膜.利用椭圆偏振仪、接触角测量仪及X射线光电子能谱(XPS)仪分析表征了薄膜的结构,并采用原子力显微镜（AFM）研究了硅基片和复合薄膜的纳米摩擦学性能.结果表明：随着探针的滑动速度和载荷的增加,针尖与样品间摩擦力增加;硅基片和复合薄膜表面的黏附力和摩擦力随着相对湿度的升高而增大;APTES/RE复合薄膜具有较低的摩擦系数及黏附力和显著的抗黏着及减摩效果,显示出其在微机构表面润滑中良好的应用前景.     

微氧化MXene/MoS2复合膜分离净化效能及稳定性增强机制研究

二维纳米材料由于优异的理化性质和易于调控的特点,在新型膜材料的开发与应用中受到了广泛关注.基于二维材料层层堆叠可以制备二维膜,而如何对二维膜进行结构性能上的改进是目前该领域聚焦的前沿问题.MXene膜是一种新型二维膜,在分离净化领域具有较大应用潜力.然而,目前MXene膜的分离净化效能主要受到膜的结构稳定性和改性方法的限制.本研究采用了通过异质纳米材料MoS₂插层,随后进行温和且快速预氧化,可获得稳定的纳米层状结构,从而得到一种MXene(Ti₃C₂T_x)/MoS₂高性能复合膜.MXene/MoS₂复合膜的水通量显著提高,对目标污染物染料的去除率高达99.9%.与未氧化的MXene膜相比,复合膜对NaCl和MgCl₂的渗透抑制效率分别提高了48.4%和82.0%.此外,复合膜在结构/外观和通量方面表现出长期的稳定性.因此,利用预氧化/插层法制备的复合膜对MXene膜结构调控和性能优化提供了新策略和新思路.     

MEVVA离子束技术的发展及应用

金属蒸汽真空弧放电能够产生高密度的金属等离子体.通过二或三电极引出系统,可以把金属等离子体中的金属离子引出,并加速成为载能的金属离子束,这是MEVVA离子源技术.将载能离子束用于离子注入,可以实现材料表面改性.经过MEVVA源离子注入处理的工具和零部件,改性效果显著,因此MEVVA离子源在离子注入材料表面改性技术中得到很好的应用.另一方面,利用弯曲磁场把等离子体导向到视线外的真空靶室中的同时,过滤掉真空弧产生的液滴(大颗粒),当工件加上适当的负偏压时,等离子体中的离子在工件表面沉积,可以得到高质量的、平整致密的薄膜,称为磁过滤等离子体沉积.是一种先进的薄膜制备的新技术.此外,将MEVVA离子注入与磁过滤等离子体沉积相结合的复合技术,可以首先用离子注入的方法改变基材表面的性能,再用磁过滤等离子体沉积的方法制备薄膜,可以极大的增强薄膜与基材的结合强度,得到性能极佳的薄膜.适用于基材与薄膜性能差别大,结合不易的情况(例如陶瓷、玻璃表面制备金属膜).本文简要介绍了MEVVA离子注入技术、磁过滤等离子体沉积技术和MEVVA复合技术的发展和应用状况.     

电磁辐射屏蔽材料的研究进展综述

本文介绍了电磁辐射屏蔽材料的研究进展及其发展现状,复合导电纤维和金属化织物具有高的电导率、良好的电磁屏蔽效果,是极具发展前景的一类包装材料。目前我国在电磁屏蔽材料领域同国际水平差距较大,应当加强电磁屏蔽材料的研究与开发,不断提高产品的竞争能力。     

碳化钛类MXene基材料在锂硫电池中的应用研究进展

作为储能器件的重要一员,锂硫电池具有理论能量密度高、安全性好、成本低等优点,已成为目前最具前景的电源体系之一.但锂硫电池充放电过程中多硫化物的穿梭效应使其在长期循环过程中的性能衰减. MXene基材料具有优异的导电性和高比表面积,对多硫化锂具有强化学吸附和催化转化能力,能够有效避免多硫化物的穿梭效应,从而提高锂硫电池的循环稳定性和倍率性能.本工作简述了MXene基材料在锂硫电池中的应用优势,总结了MXene基复合材料在锂硫电池正极和隔膜中的应用研究现状,归纳了MXene基材料对锂硫电池穿梭效应的影响,最后,展望了MXene基材料在锂硫电池领域的未来研究方向.     

等离子体化学气相沉积工艺调控铜基-石墨烯复合薄膜材料微结构及电学热学性能研究

本文利用等离子体化学气相沉积PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)技术制备了铜基-石墨烯复合薄膜，通过X射线衍射及Raman光谱证实了低温合成的可行性.同时，逐步研究压强、功率、气流量、基底温度等关键参数对沉积速率的影响，实现了对薄膜材料厚度和生长过程的准确控制.进一步研究发现，H₂与CH₄的气体比例严重影响了等离子体与基底表面的相互作用，并导致了材料表面微观结构和粗糙度的协同改变.通过工艺参数和气体配比的优化，实现了对薄膜表面结构的有效调节.当H₂/CH₄为1∶12时，薄膜的粗糙度最低，电子与声子的散射源被充分抑制，电导率和热导率分别达到8.3×10⁶ S/cm与158 W/m·K,表明该材料具有良好的导电性及优秀的散热效果.本文系统优化PECVD生产过程中的各项关键工艺参数，并详细分析了气体配比、表面结构、粗糙度及薄膜宏观物性之间的关联，为铜基-石墨烯复合薄膜的工业化生产和商业化应用提供了理论支撑和实验依据.     

直流磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

应用直流磁控反应溅射技术在不锈钢基体上制备Al2O3薄膜,研究了溅射气压、氧气流量和基体温度对Al2O3薄膜的沉积速率和膜基结合力的影响规律。结果表明,随着压力的增大,沉积速率和膜基结合力先增大后减小,在压力为1.0 Pa时最大;随着氧气流量的增加,沉积速率和膜基结合力也随之不断减小;随着温度的升高,沉积速率和膜基结合力略有下降。利用扫描电子显微镜观察了薄膜与基体界面及薄膜的表面微观形貌,薄膜与基体的结合性好,薄膜表面晶粒大小均匀,组织致密。     

等离子体表面氮掺杂对非晶碳膜场发射特性的影响

氢化非晶碳膜作为一种场致阴极电子发射材料已被广泛研究,通过对薄膜进行掺杂以提高其场发射特性已被证明是行之有效的方法之一.利用常规等离子体化学气相淀积技术制备了氢化非晶碳薄膜材料,在原位利用氮等离子体对碳膜表面进行N型掺杂.通过不同手段研究了氮表面掺杂前后非晶碳膜的微结构和化学键的变化,对表面掺杂前后的薄膜的场电子特性的测量表明,在氮表面掺杂后其场电子发射特性有了明显改善,特别是场发射的阈值电场从掺杂前的3.2 V/μm下降到掺杂后的1.0 V/μm.初步实验分析表明:由于氮表面掺杂后,在碳膜表面形成N-H键,从而导致碳膜表面的有效功函数降低使场电子发射特性得以提高.     

单晶硅表面有机硅烷/稀土复合自组装膜的摩擦磨损性能

利用分子自组装技术,在单晶硅表面制备了MPTS MPTES /稀土复合自组装膜.利用接触角测定仪、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析表征了薄膜的组成和结构;采用DF-PM型静-动摩擦系数精密测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明：稀土元素可以组装到氧化后的硅烷化表面而形成MPTS-MPTES /稀土自组装复合薄膜.在较低载荷下,薄膜不但摩擦系数较低,同时也表现出良好的耐磨性和摩擦稳定性,显示了其在微型机械表面改性的潜在应用前景.     

CVD金刚石薄膜的掺硼研究

主要介绍硼掺杂金刚石膜的生长．采用热灯丝CVD法在硅上制备金刚石薄膜，采用三氧化二硼制备硼掺杂金刚石膜．利用拉曼光谱分析硼掺杂金刚石膜的生长情况．结果表明：硼的掺杂质量分数随生长时间延长而增大；利用SEM观察硼掺杂金刚石膜的表面晶粒变小；利用银浆在掺杂金刚石膜表面制备电极，测试电流随温度升高而变大.