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  低紅外發(fā)射材料在紅外隱身、輻射熱偽裝、被動輻射加熱、建筑節(jié)能等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。金屬是典型的低紅外發(fā)射體，但其易腐蝕、密度高、難加工等缺點限制了其應(yīng)用。自然界中，具有類金屬強度的非金屬低紅外發(fā)射材料非常少見。MXene具有與金屬相媲美的表面低紅外發(fā)射率，但宏觀組裝的MXene材料（如薄膜）力學(xué)性能普遍較差，抗拉強度只有幾十兆帕，遠(yuǎn)低于金屬，阻礙了其實際應(yīng)用。引入增強材料能起到很好的增強效果，但引入的增強材料通常是高紅外發(fā)射體，嚴(yán)重增加了MXene薄膜的紅外發(fā)射率。如何制備與金屬強度相當(dāng)?shù)牡图t外發(fā)射MXene薄膜材料依然極具挑戰(zhàn)。

  近日，鄭州大學(xué)材料學(xué)院王建峰副教授和王萬杰教授團隊通過真空輔助交替抽濾的方法構(gòu)筑了具有連續(xù)GO增強內(nèi)層和連續(xù)MXene功能化外層的MXene/GO交替多層薄膜（簡稱MGM薄膜）。獨特的交替多層結(jié)構(gòu)賦予MXene和GO納米片更高取向排列性、更強氫鍵相互作用和更致密層狀結(jié)構(gòu)。MGM薄膜兼具高強度(422 MPa)和低紅外發(fā)射率(12%)，可與典型不銹鋼薄膜(415 MPa、15.5%)相媲美。MGM薄膜具有優(yōu)異的紅外隱身（熱偽裝）性能，可將高溫物體的熱輻射溫度從511°C降低到176°C。除低紅外發(fā)射率外，MGM薄膜還具有高太陽光吸收率(77.5%)和高導(dǎo)電性(3871 S/cm)，賦予其優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能（實際太陽光照下光熱轉(zhuǎn)換效率70.2%）、焦耳加熱性能和高比電磁屏蔽效能。此外，MGM薄膜的力學(xué)性能、紅外隱身、太陽能/焦耳加熱、電磁屏蔽性能可以在長時間戶外老化后保持穩(wěn)定，也可以抵抗許多嚴(yán)酷的應(yīng)用場景，包括強酸/堿/沸水浸泡，極端低溫(?196°C)甚至高溫(350°C)。該研究以“High-strength, low infrared-emission nonmetallic films for highly efficient Joule/solar heating, electromagnetic interference shielding and thermal camouflage”為題發(fā)表在最新一期的《Materials Horizons》上。 

圖1. 圖文摘要。 

 圖7. 不同應(yīng)用場景下MGM薄膜的功能穩(wěn)定性。

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/mh/d2mh01073a