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MXene优异电磁屏蔽性能的来源尚未被完全理解。尽管MXene薄膜在纳米尺度上并不均匀，但常常被视为类似于体相导体。有理由怀疑，当薄膜厚度非常小时，将MXene视为均匀材料的处理方法是否仍然有效，以及这是否取决于层间距。本研究的目标是检验均匀材料模型是否适用于纳米级厚度的Ti3C2Tx MXene薄膜，如果适用，则研究模型参数如何依赖于MXene层间距的变化。通过使用各种插层剂，制备了层间距在1.9至5.5 Å之间的MXene薄膜。结果表明，将薄膜视为均匀材料的建模与微波频率范围内的实验测试结果一致。通过拟合测量结果，估算了均匀薄膜模型的微波导电率和介电常数参数。直流（DC）导电率在数量级上与估算的微波导电率相匹配。高效介电常数为低导电率MXene薄膜提供了良好的拟合。光学吸收也与薄膜的均匀材料模型相符。
1. 首次系统研究了MXene层间距对其微波相互作用的影响。2. 验证了均匀材料模型在纳米级厚度MXene薄膜中的适用性。3. 建立了层间距与微波导电率、介电常数之间的关系。4. 发现了直流导电率与微波导电率之间的数量级一致性。1. 多尺度研究：关注材料从纳米到宏观尺度的性能变化。2. 模型验证：重视理论模型在特定条件下的适用性验证。3. 结构-性能关系：深入探究材料微观结构与宏观性能的关联。4. 跨频段分析：结合直流、微波和光学频段的研究，全面理解材料特性。 - 探索其他MXene组分（如Nb2CTx、V2CTx等）的层间距调控及其对电磁性能的影响。 - 研究不同插层剂对MXene电子结构的调控作用。 - 开发可控层间距的MXene合成方法，实现精确的性能调控。 - 研究层间距调控在MXene基传感器、能源存储设备中的应用。 - 发展考虑层间相互作用的微观理论模型，提高预测精度。 - 建立多尺度模拟方法，从原子尺度到宏观尺度统一描述MXene的电磁性能。 - 研究层间距对MXene量子效应的影响，探索新奇物理现象。 - 开发原位电磁测量技术，实时监测MXene在外场作用下的结构-性能变化。 - 利用同步辐射、中子散射等先进表征手段，深入研究MXene的层间结构。 - 发展高空间分辨率的电磁成像技术，揭示MXene薄膜中的局部电磁响应。 - 设计MXene与其他2D材料的范德瓦尔斯异质结构，调控层间距及电磁性能。 - 研究MXene在聚合物基复合材料中的分散状态对电磁性能的影响。 - 探索层间距调控在MXene基柔性电磁器件中的应用。 - 研究MXene在太赫兹、毫米波等高频领域的应用潜力。 - 研究温度、湿度等环境因素对MXene层间距及电磁性能的影响。 - 探索外场（如电场、磁场）调控MXene层间距的可能性。 - 开发保持层间距均匀性的MXene薄膜规模化制备技术。 - 研究层间距对MXene薄膜机械稳定性和长期可靠性的影响。 - 探索3D打印等先进制造技术在MXene功能器件制备中的应用。
通过这些研究方向，有望深化对MXene材料微观结构与电磁性能关系的理解，为开发新一代高性能电磁功能材料和器件提供理论指导和技术支持。
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Influence of MXene Interlayer Spacing on the Interaction with Microwave Radiation
Adv. Funct. Mater. (IF 18.5)
Pub Date : 2024-09-09
DOI : 10.1002/adfm.202410591Roman Rakhmanov 1,2 , Stefano Ippolito 2 , Marley Downes 2 , Alex Inman 2 , Jamal AlHourani 1,2 , James Fitzpatrick 2 , Yury Gogotsi 2 , Gary Friedman 1入群交流
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