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【科学背景】
钛碳化物(Ti3C2Tx)MXene纳米片由于其优异的机械性能和电导率,在航空航天和电子器件等领域显示出了广泛的应用前景,成为当前研究的热点。然而,将MXene纳米片有效地组装成宏观薄膜以应用于实际中却面临诸多挑战。现有的组装方法如真空过滤、刮刀涂布和空间限制蒸发法,尽管取得了一定的进展,但MXene薄膜的取向度和孔隙率仍然难以令人满意,导致其力学性能未能完全发挥。
针对这些问题,北京航空航天大学的程群峰教授团提出了利用液态金属(LM)和细菌纤维素(BC)依次桥接MXene纳米片的新方法。通过此方法,LM纳米粒子有效地减少了薄膜中的空隙,而BC提供的氢键和LM的配位键显著增强了MXene纳米片之间的界面相互作用。结果表明,所制备的LBM薄膜不仅具有超强的拉伸强度,还具有优异的电磁屏蔽性能。
【科学图文】
图1:LBM薄膜的制备原理及表征。
图2.LBM薄膜的界面相互作用表征。
图3. LBM薄膜的力学性能和断裂机理。
图4. 电磁干扰屏蔽效能的表现。
【科学结论】
本研究通过利用液态金属(LM)和细菌纤维素(BC)依次桥接钛碳化物(Ti3C2Tx)MXene纳米片,成功制备了超强的宏观LBM薄膜,为解决MXene纳米片组装中的关键问题提供了新的思路和方法。传统方法中,MXene薄膜常面临取向度不足、空隙多等挑战,限制了其在实际应用中的性能表现。LM纳米粒子的引入显著减少了薄膜的空隙率,而BC提供的氢键和LM提供的配位键则加强了MXene纳米片之间的界面相互作用,进一步提高了薄膜的应力传递效率。
此外,新方法不仅改善了MXene薄膜的结构完整性,还赋予了LBM薄膜优异的电磁屏蔽性能,拓展了其在电子器件和航空航天等领域的潜在应用。这一研究不仅为MXene纳米片的可控组装提供了新的科学方法,也为其他二维纳米片材料的高效利用提供了借鉴。未来的研究可以进一步探索LM和BC在其他二维材料组装中的应用潜力,推动这些材料在能源存储、传感器和可穿戴设备等领域的广泛应用。
文献信息:https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado4257
[来源:仪器信息网] 未经授权不得转载
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