基于MXene的薄膜纳米复合材料中的作用方面的最新进展

近日，美国空军研究实验室Dhriti Nepal团队在《ACS NANO》上发表名为“Toward Architected Nanocomposites: MXenes and Beyond”的综述文章，概述了分层结构在基于MXene的薄膜纳米复合材料中的作用方面的最新进展，强调出色的EMI屏蔽、透明性和机械强度。

基于MXenes的多功能结构纳米复合材料（来源：ACS NANO）

受自然原理分层架构和渐变特征的启发，科研人员基于Mxenes的分层架构纳米复合材料使得材料具有更好的性能。比如，基于MXenes，纤维素纳米纤维和聚多巴胺（PDA）通过分层渐变结构开发的软启动器，具有高拉伸强度（237.1 MPa），高杨氏模量（8.5 GPa）和出色的韧性（10.9 MJ / m3）。

使用MXenes和聚多巴胺模拟珍珠质的分层架构开发的薄膜，与MXenes膜相比，这些以珍珠质为中心的对齐结构的薄膜显著增强了拉伸强度（约7倍）和韧性（约12倍），而且这也有利于MXene膜具有高电导率，出色的EMI屏蔽和环境稳定性。

Mxenes纳米复合材料（来源：ACS NANO）

目前遇到的问题是要达到最高的性能值(FoMe =σdc/σop，即电导率与光导率之比)，同时还要表现出优异的EMI屏蔽性能和机械灵活性。研究人员通过总结可以得到以下四种策略可以实现：材料选择、界面的精密工程、层次结构、在不同长度尺度上对形貌的控制。

例如，纳米银线薄膜以出色的透明性和导电性而著称，通过LbL喷涂可以获得的AgNWs和Mxene分层结构，再经过毛细管力诱导的纳米级进行每一层焊接的方法，不仅保留了透射率，还提高了电导率。

最终的分层结构在恒定的1.3 mm半径下经受了3000次弯曲循环，表明这些薄膜在复杂变形下的长期耐用性，这种具有导电，透明和机械柔性薄膜的分层体系结构为定制微波吸收提供了一种可行方案。

透明MXene /银纳米线（MA）膜（来源：ACS NANO）

未来，基于Mxene的纳米复合材料可以适用于可穿戴，便携式和可植入电子产品的多功能结构，通过将工程解决方案与MXenes启发的自然螺旋结构相结合， 可以根据频率定制电磁响应，实现多功能性，并选择性地处理从微波到THz波长的信息。

责任编辑：lq