High-Density Anisotropy Magnetism Enhanced Microwave Absorption Performance in Ti3C2Tx MXene@Ni Microspheres

材料科学 磁性 光电子学 电磁屏蔽 反射损耗 纳米技术 微波食品加热 凝聚态物理 吸收(声学) 复合材料 复合数 量子力学 物理
作者
Caiyue Wen,Xiao Li,Ruixuan Zhang,Chunyang Xu,Wenbin You,Zhengwang Liu,Biao Zhao,Renchao Che
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (1): 1150-1159 被引量:363
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c08957
摘要

Two-dimensional materials, especially the newly emerging MXene, have attracted numerous interests in the fields of energy conversion/storage and electromagnetic shielding/absorption. However, the inherently inevitable aggregation and absence of magnetic loss of MXene considerably limit its electromagnetic absorption application. The introduction of magnetic component and favorable structural engineering are the alternatives to improve the microwave absorption (MA) performance. Herein, we report a spheroidization strategy to assemble double-shell MXene@Ni microspheres, where the commonly lamellar MXene are reshaped into three-dimensional microspheres that provide the substrate for oriented growth of Ni nanospikes. Whereas this structural feature offers massive accessible active surfaces that effectively promote the dielectric loss ability, the introduction of magnetic Ni nanospikes enables the additional magnetic loss capacity. Benefiting from these merits, the synthesized 3D MXene@Ni microspheres exhibit superior MA performance with the minimum reflection loss value of -59.6 dB at an ultrathin thickness (∼1.5 mm) and effective absorption bandwidth of 4.48 GHz. Moreover, the electron holography results reveal that the high-density anisotropy magnetism plays an important role in the improvement of MA performance, which provides an insight for the design of MXene-based materials as high-efficient microwave absorbers.
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