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Ultra-light, high flexible and efficient CNTs/Ti3C2-sodium alginate foam for electromagnetic absorption application

Journal of Materials Science & Technology 2019年第12期35卷 2859-2867页

作者： Xingmin Liu Nan Chai Zhaoju Yu Hailong Xu Xinliang Li Jiquan Liu Xiaowei Yin Ralf Riedel College of Materials Key Laboratory of High Performance Ceramic Fibers(Xiamen University)Ministry of EducationXiamen361005China Institutfiir Materialwissenschaft Technische Universitdt DarmstadtD-64287DarmstadtGermany College of Materials Fujian Key Laboratory of Advanced MaterialsXiamen UniversityXiamen361005China Science and Technology on Thermostructural Composite Materials Laboratory Northwestern Polytechnical UniversityXi'an710072China Technische Universitat Darmstadt Eduard-Zintl-lnstitutfur Anorganische und Physikalische ChemieAlarich-Weiss-Straβe 4.D-64287DarmstadtGermany

Ultra-light carboxylic functionalized multi-walled carbon nanotubes(CNTs-COOH) and Ti3C2 MXene hybrids modified sodium alginate(CNTs/Ti3C2-SA) based composite foams were prepared through ice-templated freeze-drying method. The microstructure of the synthesized CNTs/Ti3C2 hybrids and CNTs/Ti3C2-SA foams is characterized by the presence of CNTs inserted between MXene layers which prevents their restacking. The resultant CNTs/Ti3C2 hybrids exhibit a unique sandwich-like hierarchical structure. Scanning electron microscopy(SEM) images show that the CNTs/Ti3C2-SA foam exhibits a heterogeneous anisotropic microstructure and CNTs/Ti3C2 hybrids are homogeneously dispersed in the skeleton of the porous foam. In case that the content of the hybrids amounts 40 mg/cm^3, the CNTs/Ti3C2-SA foam possesses excellent electromagnetic(EM) absorption performance with a minimum reflection coefficient(RCmin) as low as-40.0 dB. In case of a sample thickness of 3.95 mm, the RCminreaches-24.4 dB and the effective absorption bandwidth covers the whole X band from 8.2 to 12.4 GHz. A control test shows that, with the same absorbent content, the CNTs/Ti3C2-SA foam exhibits a far better EM performance than that of CNT-free Ti3C2-SA foam.

关键词： Carbon nanotubes MXene Sodium alginate electromagnetic absorption properties

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