MXenes在电子学中的应用 | Matter & CRPS论文精选

物质科学

Physical science

我们很高兴地与大家分享这些发表在Matter和Cell Reports Physical Science上的关于MXenes在电子学应用中的一些最新研究成果。同时，我们期待所有材料科学领域新的研究发现，并期待着与您合作！

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https://www.cell.com/cp/collections-mxenes-electronics

基于 MXene基薄膜电极和全方位水凝胶电解质用于极低工作温度的柔性全固态超级电容器

由于电极的刚性、凝胶电解质的冻结和界面接触等问题，制造能够在各种形变、甚至在极端条件下工作的柔性全固体超级电容器仍然具有挑战性。为了应对这些挑战，燕山大学环境与工程学院焦体峰教授团队报道了一种利用设计的MXene/羧甲基纤维素膜电极和全方位聚乙烯醇/LiCl (PVA/LiCl)水凝胶电解质组装的具有优异机械变形和超低温耐受性的柔性超级电容器。该超级电容器将机械柔性(12.7 MPa，5.9%应变)和高导电性(267 S/cm)电极与具有高离子导电性、优异机械性能、自粘性和防冻能力的PVA/LiCl水凝胶电解质相结合。结果，组装的超级电容器表现出高比电容(113.13 mF/cm^-2)，且在机械变形下仍能保持约95%的性能。更重要的是，当发生严重变形时，即使在－40℃下也能保持电化学稳定性。这项工作为设计柔性超级电容器作为适应环境的储能装置提供了一种新的思路。

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作为增强压阻灵敏度通用设计的拉胀细胞结构

现有的压阻式压力传感器会受到具有正泊松比 (PPR) 值的传统压阻式多孔材料的低灵敏度的限制。为了解决这一问题，南开大学化学学院梁家杰教授团队提出了一个普遍适用的策略，用于制造具有拉胀细胞结构、负泊松比(NPR)和增强的压力敏感性的压阻超材料。这种双曲线和凹角微结构使得多孔导电超材料(例如碳化钛[MXene]、石墨烯、碳纳米管、银纳米线、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)[PEDOT:PSS])能够在纵向压缩下产生显著的宏观横向收缩，最小NPR值低于－0.45。该拉胀效应显著增加了压缩下多孔超材料中细胞壁与壁接触点的数量和导电通路的形成，显著降低了电阻。与传统结构相比，该设计的灵敏度显著提高。由NPR效应引起的显著增强的机械弹性和耐久性赋予压阻超材料优异的传感稳定性和可靠性，即使在反复显著压缩变形下也是如此。

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通过排列复合材料中的MXene片材来增强压电性的介电微电容

最近压电聚合物在柔性机电中的应用引起了研究者们的关注，但其在商用薄膜中仍存在低压电系数（~－24 pC/N）的问题。因此，西南交通大学材料科学与工程学院杨维清教授团队提出了一种介电微电容策略，通过使用可扩展的刮刀涂布技术将良好排列的MXene (Ti₃C₂Tx)片材织构化到聚偏二氟乙烯(PVDF)基质中来增强压电性。由于其更加优良的介电常数，这种MXene/PVDF复合材料呈现出63.3 pC/N的压电系数。更重要的是，该团队提出了压电复合材料的修正模型，以进一步理解该逾渗系统中的界面极化和介电弛豫效应，从而设计出性能更好的压电复合材料。值得注意的是，这项工作可能会激发新的设计原则和方法来调节电活性聚合物的电行为和促进压电性。

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铌MXenes的最新进展:合成、性质和新兴应用

MXenes是2011年发现的一种新型二维(2D)材料，是2D家族中最新、最活跃的成员。迄今为止，已经通过实验制备了30多种不同的MXenes，其中Ti-MXenes是一些研究人员感兴趣的焦点。最近，铌基MXenes，如Nb₂CT_x和Nb₄C₃T_x，由于其独特的性能和潜在的应用，已经成为各种应用的有吸引力的材料。在本文中，哈利法科技大学Shadi W. Hasan教授团队讨论了铌MXenes的合成方法及其在能源、生物医学、激光、电磁和微波屏蔽等方面的应用进展。强调了最大化MXenes在各种实际应用中的有效性的结论和未来前景。

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