Page 29 - 《精细化工》2022年第11期
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第 11 期                   陈   珍，等: MXene 的制备与改性及其在功能涂层中的应用                               ·2179·


            好地提高 MXene 的电磁屏蔽性能。MXene 表面丰                       料，这能更好地发挥 MXene 的电磁屏蔽特性，从而
            富的官能团，使其与聚合物基体具有优异的相容性。                            最大化发挥 MXene 在电磁屏蔽涂层中的作用，并实
            均质结构复合材料的构筑主要是通过超声辅助、共                             现可调控的电磁屏蔽机制。
            混等方法实现 MXene 与聚合物基体均匀混合。具有
            均质结构的复合材料主要以涂层或薄膜的形式使
            用，随机分布的 MXene 作为导电填料在聚合物基体
            中形成导电网络结构，通过反射和吸收电磁波能量
            实现电磁屏蔽作用。WANG 等             [78] 将 MXene/镍/聚偏
            氟乙烯三者混合成为均一的溶液，再经过浇铸、干
            燥得到柔性复合膜。Ni 链和 MXene 构成的三维交
            联网络增加薄膜中电磁波的传输路径，赋予复合膜
            优异的 EMI 屏蔽性能。但是具有均质结构的复合材
            料存在 MXene 用量大、逾渗阈值高等问题。
                 通过控制 MXene 在聚合物基体中的分布可构

            筑具有隔离结构的复合材料，将 MXene 选择性地分                         图 6   通过交替流延法制备 PVA/MXene 多层薄膜的示意
            布在聚合物颗粒表面，可形成基于高导电 MXene 的                              图 [81]
                                                               Fig.  6  Schematic  diagram  of fabrication of PVA/MXene
            三维连续导电网络，进而有效地降低渗透阈值，并                                   multilayered film by alternating flow-casting
            且增强电磁波的导电损耗和多次反射损耗。LUO 等                    [79]         method [81]
            将 Ti 3 C 2 T x 与天然橡胶（NR）胶乳物理共混，经真
            空过滤制得 Ti 3 C 2 T x /NR 膜。由于 MXene 和 NR 乳胶          3.3    聚合物增强
            负电荷的静电排斥力使 MXene 片能够选择性地分                              常见的涂层具有透明度、透湿透气性好等优点，
            布在 NR 颗粒的界面处，形成互连三维网络结构，                           但耐磨性差、力学性能不佳。MXene 具有大的比表
            低 MXene 含量下可以实现高效的电子传输，复合薄                         面积和丰富可调控的表面官能团，可与聚合物基体
            膜具有 1400 S/m 的电导率和 53.6 dB 的 EMI 屏蔽性               通过氢键或者共价键在界面形成良好的界面结合，
            能。SUN 等    [80] 将利用静电吸附作用将 MXene 与聚                从而促进应力通过界面进行转移，达到增强增韧的
            苯乙烯（PS）微球进行组装，然后进行热压成型制                            目的。此外，MXene 本身的刚性强，可在聚合物基
            备了 27 μm 厚的 MXene@PS 纳米复合薄膜。这种蜂                    体中均匀分散，因此，是一种很好的聚合物改性填
            窝结构化的导电网络有效地多次反射和衰减电磁                              料。近年来，已有大量通过引入 MXene 来提高复合
            波，在 MXene 体积为 PS 微球体积 1.9%的低负载量                    材料力学性能的研究报道。WANG 等               [83] 用溶液共混
            下，最大屏蔽性能为 62 dB。隔离结构有利于复合                          工艺得到了 MXene 热塑性聚氨酯（TPU）复合材料。
            材料吸收更多的电磁波，有助于形成吸收主导的屏                             当 MXene 引入量仅为 TPU 质量的 1%时，相较于纯
            蔽机制。                                               TPU，复合材料的比强度和比伸长率分别提高约
                 多层结构具有界面多、多重反射衰减强、结构                          29%和 53%，将 MXene 引入到涂层中可以增加复合
            性能可调等优点，可通过真空过滤和多层浇铸的方                             材料的力学性能。PAN 等            [84] 通过流延/蒸发法将
            法制备得到。由于 MXene 与聚合物基体层间的阻抗                         MXene 添加到 PVA 基质中制备了 MXene/PVA 膜，
            不匹配，在界面内发生了反射，从而提高了电磁吸                             复合膜的焦油残渣均高于纯 PVA，由此得到热稳定
            收和屏蔽性能。JIN 等         [81] 通过交替流延法制备了具              性优异的 MXene/PVA 膜。LIU 等         [85] 通过原位聚合
            有多层结构的聚乙烯醇（PVA）/MXene 交替多层膜，                       法将氨基三(亚甲基膦酸酯)锆（Zr-AMP）负载到
            制备流程示意图如图 6 所示，该复合膜电导率为                            MXene 表面，得到断裂应变（2060%）和韧性（316
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            716 S/m、EMI 屏蔽性能为 44.4 dB；此外，该膜还                   MJ/m ）性能均优异的 MXene 复合材料。LIU 等              [86]
            具有一定的阻燃性。ZHENG 等               [82] 通过浸渍法将         采用真空辅助抽滤的方法制备得到了具有“砖和砂
            MXene 沉积在纤维素无纺布表面，MXene 与纤维素                       浆”结构的 MXene/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(4-苯乙
            通过氢键结合，制备得到树皮状 MXene/纤维素复合                         烯磺酸)复合膜，MXene 与聚合物以氢键作用结合，
            织物，该织物电磁屏蔽性能为 35.2 dB，并且随着                         该复合膜抗拉强度为 13.71 MPa，相应的断裂应变为
            MXene 含量的增加，EMI 屏蔽机制从吸收为主向反                        0.29%。CAO 等   [87] 通过真空过滤诱导的自组装工艺
            射为主转变。                                             制备了具有珍珠质层状结构的超薄且高度柔性的
                 通过不同的制备方法得到多种结构的复合材                           MXene/纤维素纳米纤维复合薄膜，发现薄膜的极限
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