具有高强度和优异电导率的柔性薄膜对于柔性电子器件，如用于电池和超级电容器的屏蔽涂层和电流收集器是至关重要的。凭借优异的力学强度和金属导电性，二维Ti₃C₂T_x薄片是制备导电薄膜的理想材料。然而，由于小尺寸和相对较差的取向度，宏观尺度的薄膜继承单层MXene薄片的这些优异性能仍存在较大的挑战。

成果简介

近日，迪肯大学的Joselito M. Razal教授在国际顶级期刊Advanced Materials发表了题目为“Scalable Manufacturing of Free-Standing, Strong Ti₃C₂T_x MXene Films with Outstanding Conductivity”的论文。展示了一种可规模化制备的强度高、导电性能优异的高度取向MXene薄膜。这些薄膜达到了创记录的570 MPa的抗拉强度（940 nm厚）和约为15100 S cm⁻¹的电导率（214 nm厚），这都达到了迄今为止所报道的纯MXene薄膜的最高值。此外，薄膜的屏蔽性能也高达50 dB (940 nm厚)，优于其它厚度相当的屏蔽材料。MXene薄片的取向化为大面积、高强度、高电导率的未来电子应用的MXene基薄膜的制备提供了一条有效的途径。

图 1 大尺寸MXene薄片的制备示意图。

图 2 刮涂工艺示意图。

图 3 MXene薄膜的弯曲测试。

图 4 刮涂和抽滤MXene薄膜的取向度测试。

结 论

总之，借助可规模化生产的刮涂工艺和使用大尺寸MXene薄片制备了高强度和优异电导率的纯Ti₃C₂T_x MXene薄膜。通过预选大尺寸的MAX相和调整蚀刻条件获得了高纵横比的MXene薄片。此外，液晶MXene的形成及适宜的流变性能使薄片能够在剪切力下形成高度取向的MXene薄膜。这些优势使MXene薄膜达到了创记录的570 MPa的抗拉强度、20.6 GPa的杨氏模量和15100 S cm⁻¹的电导率。这项工作将进一步拓展MXene基薄膜在电磁屏蔽、储能和打印电子产品的应用。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001093

信息来源： MXene学术