[Composites Communications] MXenes for polymer matrix electromagnetic interference shielding composites: A review
writer：Ping Song, Bei Liu, Hua Qiu*, Xuetao Shi, Dapeng Cao, Junwei Gu*
keywords：Electromagnetic interference shielding，MXene，MXene/polymer composites，Research progress
source：期刊
specific source：Composites Communications
Issue time：2021年
The vigorous development of electronic equipment and wireless communication make the concealment and harm of electromagnetic radiation increasingly prominent, which seriously affects the normal operation of electrical equipment. Therefore, it is momentous to evolve new electromagnetic interference (EMI) shielding materials with excellent comprehensive performances. In recent years, two-dimensional layered transition metal carbides, nitride or carbonitrides (MXenes), have received extensive attention in the EMI shielding field because of their outstanding electrical conductivity (σ), hydrophilicity and chemical activity. This review introduces the basic performances of MXenes as well as their precursor MAX. Subsequently, the influences of different precursor MAX and fabrication methods on the structures and properties of MXenes are summarized. Then it focuses on the preparation methods of MXenes and their MXenes/polymer EMI shielding composites and their latest research progress. Finally, the key scientific and technical problems to be solved urgently in MXenes and their MXenes/polymer EMI shielding composites are proposed, and the development trend of MXenes and their MXenes/polymer EMI shielding composites is prospected.
本文綜述了MXene的性質、制備方法，以及MXene/聚合物電磁屏蔽復合材料的制備方法和最新研究進展。然而，現階段MAX相和MXene的成本較高，其制備工藝較為復雜，因此降低MAX相及MXene的成本，開發新的制備工藝是實現低成本MXene工業化生產的必經之路。同時，MXene表面的官能團不利于其導電特性的充分發揮，采用惰性氣體或還原性氣體對其進行高溫處理可以有效去除-F、-OH等官能團，但會造成MXene的氧化，因此開發不含表面官能團的MXene是今后的重點研究方向之一。此外，物理共混法制備MXene/聚合物電磁屏蔽復合材料工藝簡單、適用性廣，但通常需要較高填充量的MXene以構筑有效的MXene導電網絡，不可避免地對MXene/聚合物電磁屏蔽復合材料的力學性能、加工性能和成本等帶來影響；冷凍干燥法可以構筑完整的MXene三維導電網絡同時保持其三維多孔結構，有效降低MXene的導電逾滲值，但較高孔隙率會加速MXene的氧化；預支成型法通過回填聚合物基體將MXene與空氣隔絕，有效提高MXene的抗氧化性，但聚合物基體和MXene之間無化學作用，使其力學性能較差；真空輔助抽濾法可以形成均勻的MXene導電網絡，但聚合物基體和MXene大多通過氫鍵交聯，其結合力相對較弱，力學性能有待進一步提升；多層交替抽濾由于聚合物層具有機械框架效應賦予MXene/聚合物電磁屏蔽復合膜優異的力學性能優異，但多層結構通常難以形成貫通的MXene導電網絡。為了充分發揮MXene的高導電特性，合理而高效的結構設計和新型制備方法的開發對于制備下一代高性能MXene/聚合物電磁屏蔽復合材料是必要且至關重要。隨著科學技術的不斷進步，MXene及其MXene/聚合物電磁屏蔽復合材料的研究體系、制備方法及其賦予的綜合性能也會不斷地完善。