双网络MXene水凝胶的制备及其电磁和紫外屏蔽性能

作者：范克凡; 李鲲; 杨志坚; 程珏^*; 张军营

来源：复合材料学报, 2023, 40(07): 3939-3949.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220907.005

• 导电水凝胶
• 双网络
• MXene
• 电磁屏蔽
• 紫外屏蔽

MXene因其高导电性、丰富的活性位点(如-OH、-F、-O)、电化学行为和优异的亲水性使其在柔性可穿戴材料中显示出了特有的优势。然而，兼具优异力学强度和高电磁屏蔽效能的水凝胶还有待进一步研究；同时，透明水凝胶往往缺乏过滤紫外线的能力，这极大限制了材料的应用。本文以丙烯酰胺(AAm)共聚甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)化学交联为第一网络，聚丙烯酸(PAA)-Fe3+金属离子络合为第二网络，二维MXene作为导电纳米填料，制备了独特双屏蔽机制PAAm-PHEMA/PAA-Fe3+-MXene水凝胶。MXene和Fe3+的存在使得该水凝胶同时兼具电磁和紫外屏蔽特性。通过FTIR、SEM和EDS确认了水凝胶三维网络结构。所制备的双网络水凝胶具有高力学强度(320.1 kPa)、高拉伸性(1 786%)和良好的导电性(3.8 S/m)。此外，该水凝胶还表现出了优异的紫外线屏蔽能力，在365和550 nm的特征波长下的透射率分别为0%和79.2%。同时，该水凝胶在X波段内可以获得超过36 dB的出色电磁屏蔽(EMI)效能以及对各种基材强黏附性、快速自愈合能力和高度形状适应性。本文提供了一种灵活且可高度可调的双屏蔽机制水凝胶网络设计和大规模简易制备新思路，在柔性可穿戴材料方面展示出了巨大的应用前景。

• 单位
  北京化工大学