Small｜凝胶化辅助组装高强度与高性能自支撑MXene膜用于电磁屏蔽
得益于高电子电导率与独特的层状微观结构，层状MXene膜在很多领域中均表现出极大地潜力。然而，MXene膜本征的易氧化性质与机械脆弱程度已经成为阻止其广泛应用的两大主要瓶颈。鉴于此，复旦大学杨东教授研究团队在《Small》上发表最新研究成果，提出了一种简易有效的组装策略，通过增强MXene层的排列与紧密程度以增强层间相互作用，从而解决上述问题。这种方法包括多功能无机聚合物（聚磷酸铵，APP）辅助的MXene片层的凝胶化过程，后续通过机械辊压的方式实现准固态的组装，这样一来，可以实现3D凝胶网络向2D自支撑MXene膜的转换。此外，由于APP与MXene片之间的多元分子间的相互作用，包括氢键、配位键与静电力，所得到的MXene-APP膜（MAF）同时表现出了较高的机械强度（286.4±20.3 MPa）与杰出的电子电导率（8012.4±325.6 S cm-1），还具有较好的环境稳定性。在电磁屏蔽应用中，MAF表现出了杰出的电磁屏蔽效率与长使用寿命，阐明了面向实际用用的大面积、高性能MXene膜的凝胶辅助组装策略的巨大潜力。
图1. MAF的凝胶辅助组装策略示意图与相应的SEM图像、（002）峰方位扫描图像与XRD光谱。
图2. IMAF-0.25的STEM图像与相应的EDS元素mapping分布；APP、PMF与MAF-0.25的FTIR；高分辨Ti 2pXPS光谱；固态核磁与热重曲线。
图3. MAF-0.25的实物图、拉伸、杨氏模量、电导率与性能对比。
图4. PMF与MAF-1在室温条件下储存两个星期后的SEM图像；PMF与MAF-0.25电子电导率随储存时间的变化；不同样品中Ti的原子比例；储存70天之后PMF与MAF-0.25的SEM图像。
图5. MAF的电磁屏蔽机理示意图，以及相应关键参数的对比。
本文中所制备的MXene膜材料在分子水平上具有协同增强的机制，使MXene膜同时具有杰出的力学强度与高电子电导率。APP的存在使MXene膜具有杰出的环境稳定性与阻燃性能。在电磁屏蔽应用中也展现出了优异的性能。
文献链接
https://doi.org/10.1002/smll.202200829
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