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基于MXene的复合织物多功能设计与实验表征

Multifunctional Design and Experimental Characterization of MXene-decorated Composite Fabrics

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摘要现代战场环境复杂多变,人员与装备面临高寒、电磁辐射、子弹冲击等威胁,亟需研发轻质便携的多功能防护材料.目前虽有织物多功能研究,但单功能材料物理叠加会增加质量成本.因此,采用MXene材料作为功能层,芳纶织物(Twaron)作为基础材料,有机硅胶作为表面防水层,制作多功能一体化材料MS-Twaron,进行接触角测试、电磁屏蔽测试、阻燃测试、弹道实验和光热实验.实验结果表明:1)相比于亲水材料Twaron(接触角为 29.7°),MS-Twaron具有良好的疏水性能(接触角为112.3°);2)相比于完全不具有电磁屏蔽性能的Twaron,MXene质量分数为 8.61%的MS-Twaron在X波段总电磁屏蔽效能提升至13.490～14.969 dB;3)对比Twaron,MS-Twaron的余焰时间增加5.0 s,但阴燃时间缩短 3.5 s,平均损坏长度减小 5.3 mm;4)MS-Twaron具有抗钝伤的性能(弹道冲击的凹陷深度比Twaron小 6.12 mm);5)对比没有光热性能的Twaron,自然光(光强100.3×103 LUX)照射后,MS-Twaron 表面温度高达 50.22℃;白炽灯(100 W,30 cm)照射后,MS-Twaron温度上升至39.58℃;红外灯(375 W,40 cm)照射后,MS-Twaron能达到 97.18℃的高温.MS-Twaron凭借轻质、光发热、电磁屏蔽等多功能一体化,可为新一代多功能防护装备的发展提供设计思路.

作者陈婧 ^[1] 于馨茗 ^[2] 刘宇航 ^[1] 周宏元 ^[3] 黄广炎 ^[4] 张宏 ^[4] 学术成果认领

作者单位北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室,北京 100081 ^[1] 伦敦大学学院数学与物理科学学院,伦敦 WCE1 6BT ^[2] 北京工业大学城市建设学部,北京 100124 ^[3] 北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室,北京 100081;北京理工大学重庆创新中心现代兵器技术实验室,重庆 401120 ^[4]

关键词 MXene 光发热钝伤效应电磁屏蔽 MXene photothermal property behind armor blunt trauma electromagnetic shielding

分类号 R143（放射卫生）TB332

DOI 10.12382/bgxb.2024.0855

发布时间 2025-09-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

基金项目

国家自然科学基金（12372354）国家自然科学基金（12221002）