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强强联合丨北航&北大,最新Nature!

科学10分钟  · 公众号  · 科技自媒体  · 2024-10-31 10:00
    

主要观点总结

碳化钛(Ti3C2Tx)MXene具有优越的机械、电气性能和光热转换、生物相容性、骨诱导性。然而,层间弱相互作用限制了其性能,北京航空航天大学和北京大学的研究人员通过新策略制备高性能MXene薄膜,解决了这一问题。该策略包括集成顺序桥接工艺和卷对卷辅助叶片涂层工艺,所制备的S-SBM薄膜具有高度排列和致密特性,显示出超强的力学性能、良好的环境稳定性、出色的光热转换和骨再生性能。有望为MXene在柔性EMI屏蔽材料和骨组织工程领域的实际应用铺平道路。

关键观点总结

关键观点1: 背景介绍

碳化钛(Ti3C2Tx)MXene具有多种功能,但层间弱相互作用限制了其性能表现,大规模生产高性能MXene薄膜仍是一个挑战。

关键观点2: 挑战和问题

目前组装策略无法大规模生产MXene薄膜,且性能远低于单层MXene薄片,阻碍其实际应用。

关键观点3: 研究成果及亮点

北京航空航天大学和北京大学的研究人员报道了一种可扩展的策略,通过集成顺序桥接工艺和卷对卷辅助叶片涂层工艺制备高性能MXene薄膜。所制备的S-SBM薄膜具有高度排列和致密特性,显示出超强的力学性能、良好的环境稳定性、出色的光热转换和骨再生性能。

关键观点4: 制备工艺及性能

首先通过氢键与丝胶桥接MXene薄片,然后使用连续RBC工艺组装成宏观薄膜,并与锌离子(Zn2+)桥接以冻结其排列结构。所得到的S-SBM薄膜具有优异的力学性能、电磁干扰屏蔽能力、光热转换和骨再生性能。

关键观点5: 应用前景

该策略不仅为实现MXene在柔性EMI屏蔽材料和骨组织工程领域的实际应用提供了可能,而且为其他二维薄片的高性能和可扩展组装提供了途径。


文章预览

存在问题 碳化钛(Ti3C2Tx)MXene具有多种功能,包括优越的机械和电气性能以及良好的光热转换、生物相容性和骨诱导性。其中,从纳米级薄片中大规模生产高性能MXene薄膜是实现商业应用的关键。 (1)虽然叶片涂层、滴铸等方法有可能大规模地将MXene薄片组装成排列的宏观薄膜,但是层间的弱相互作用和空隙降低了大面积MXene薄膜的力学性能、电导率和环境稳定性,极大地阻碍了其实际应用。 (2)通过氢键、离子键和共价键等化学交联可以改善MXene层间的连通性,但是实现的性能远远低于单层MXene薄片,部分原因是MXene薄片在干燥过程中毛细收缩导致的不对准。 (3)目前这些组装策略处于实验室规模的研究水平,无法大规模生产MXene薄膜,从而限制了它们的商业应用。因此,以可扩展的方式制造高性能MXene薄膜仍然是一个挑战。 成果及亮点 基于此 ………………………………

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