Gradient Hierarchical Hollow Heterostructures of Ti3C2Tx@rGO@MoS2 for Efficient Microwave Absorption

材料科学 异质结 微波食品加热 反射损耗 阻抗匹配 光电子学 衰减 吸收(声学) 石墨烯 纳米技术 电阻抗 复合数 光学 复合材料 电信 计算机科学 电气工程 物理 工程类
作者
Yanqin Wang,Rong Ding,Yuchuan Zhang,Bowen Liu,Qiang Fu,Haibo Zhao,Yu‐Zhong Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (27): 32803-32813 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acsami.3c06860
摘要

Heterostructure engineering has emerged as a promising approach for creating high-performance microwave absorption materials in various applications such as advanced communications, portable devices, and military fields. However, achieving strong electromagnetic wave attenuation, good impedance matching, and low density in a single heterostructure remains a significant challenge. Herein, a unique structural design strategy that employs a hollow structure coupled with gradient hierarchical heterostructures to achieve high-performance microwave absorption is proposed. MoS2 nanosheets are uniformly grown onto the double-layered Ti3C2Tx MXene@rGO hollow microspheres through self-assembly and sacrificial template techniques. Notably, the gradient hierarchical heterostructures, comprising a MoS2 impedance matching layer, a reduced graphene oxide (rGO) lossy layer, and a Ti3C2Tx MXene reflective layer, have demonstrated significant improvements in impedance matching and attenuation capabilities. Additionally, the incorporation of a hollow structure can further improve microwave absorption while reducing the overall composite density. The distinctive gradient hollow heterostructures enable Ti3C2Tx@rGO@MoS2 hollow microspheres with exceptional microwave absorption properties. The reflection loss value reaches as strong as -54.2 dB at a thin thickness of 1.8 mm, and the effective absorption bandwidth covers the whole Ku-band, up to 6.04 GHz. This work provides an exquisite perspective on heterostructure engineering design for developing next-generation microwave absorbers.
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