MoS2纳米颗粒的多温区阻抗与X波段电磁屏蔽性能研究：结构调控与机制解析

本研究针对高频电磁干扰(EMI)屏蔽材料的需求，通过水热法合成具有纳米花瓣状结构的MoS2颗粒，系统探究其温度依赖的阻抗特性与X波段(8.2-12.4 GHz)电磁屏蔽机制。研究发现MoS2纳米花瓣的层级结构通过界面极化和介电损耗实现99.9%的吸收效率，总屏蔽效能(SET)达32 dB，为高频电子器件防护提供新型解决方案。

　　

随着5G通信和毫米波技术的快速发展，电磁污染已成为威胁电子设备安全和人体健康的重要问题。传统屏蔽材料如金属和碳基纳米材料存在重量大、易氧化或加工困难等缺陷，而二维过渡金属二硫化物(TMDs)因其独特的层状结构和可调电学特性展现出巨大潜力。其中二硫化钼(MoS₂)作为典型代表，其半导体特性与温度依赖的导电行为尚未在电磁屏蔽领域得到充分挖掘。

Princess Nourah Bint Abdulrahman大学的研究团队在《Materials Today Communications》发表研究，通过水热法构建具有纳米花瓣形貌的MoS₂颗粒，首次将阻抗谱分析与多温区电磁屏蔽测试相结合。研究采用FE-SEM(场发射扫描电镜)和XRD(X射线衍射)表征结构，通过宽频阻抗谱揭示DC-AC传导转变机制，并在X波段测试电磁屏蔽效能(SE)。

材料与方法
研究以铵钼酸盐和硫脲为前驱体，200℃水热反应20小时合成MoS₂纳米颗粒。通过FE-SEM观察形貌，XRD分析晶体结构，阻抗谱仪测试1-10 MHz频率范围内的电学性能，矢量网络分析仪测量8.2-12.4 GHz频段的屏蔽参数。

结果与讨论
形态与结构特征
FE-SEM显示MoS₂呈现层级组装的纳米花瓣结构，XRD的尖锐衍射峰证实其高度结晶的六方相结构(2H-MoS₂)，层间距0.62 nm有利于电磁波多重反射。

电学性能
阻抗谱揭示温度升高促使传导机制从直流(DC)转向交流(AC)主导，300K时电导率提升3个数量级，归因于热激活的电荷载流子迁移。介电损耗因子(tanδ)在1 MHz达0.45，表明强极化损耗能力。

电磁屏蔽性能
X波段测试显示吸收主导的屏蔽机制，SE_A(吸收效能)达29 dB，SE_T(总效能)32 dB。纳米花瓣结构通过以下协同效应实现高效衰减：①层间多次反射延长电磁波路径；②硫空位引发的偶极极化；③Mo⁴⁺/S^2-界面电荷积累形成的弛豫损耗。

结论与意义
该研究首次建立MoS₂纳米结构温度依赖电学特性与高频电磁屏蔽的关联规律，证明其吸收主导的屏蔽机制优于传统反射型材料。所开发的纳米花瓣结构通过独特的层级界面设计，在不依赖金属组分的情况下实现99.9%的电磁波吸收，为轻量化、耐腐蚀的高频屏蔽材料开发提供新思路。Huda A. Alburaih等学者提出的多尺度结构调控策略，可延伸至其他TMDs材料的性能优化，在航空航天电子防护和可穿戴设备领域具有应用前景。