转自导热高分子材料
过去十年中，MXene 因其优异的电学、热学和光学性能，成为重要的导电二维材料。MXene 薄膜在中红外光谱范围内具有各种发射率和低导热率，能在亚微米厚度下提供热屏蔽或绝缘，重量比传统绝缘材料轻得多，且可在高温下工作。Ti3C2Tx 薄膜的红外发射率与抛光金属相当，但导热率低两个数量级，具卓越红外辐射屏蔽能力，用于热工设备可显著节能。结合小厚度、低重量和高柔韧性，MXene 涂层在可穿戴设备和航空航天中提供前所未有的热管理水平。
在室温下，通过水悬浮液对聚合物进行 MXene 涂层可替代真空蒸发金属过程，并增加许多功能。MXene 与柔性聚合物基板集成，是个人和设备热管理理想选择，但由于聚合物的疏水性和化学惰性，在合成聚合物上均匀组装 MXene 纳米片具挑战性。包括 PE、PEEK、PTFE 和 Kevlar 等聚合物，具优异机械和热性能，广泛应用于极端环境。
湿法化学蚀刻生产的 MXene 纳米片带氧基末端，具有亲水性。例如 Ti3C2Tx，zeta 电位低于 -30 mV，pH 为 6-7，形成稳定的水性胶体悬浮液。组装机制分为强制沉积（由水蒸发驱动）和自组装（化学或物理相互作用）。疏水性聚合物如 PE 难以润湿，化学惰性聚合物如 Kevlar 粘合强度不足。可通过添加聚合物粘合剂（如聚多巴胺）、氧等离子体或酸/碱处理和表面活性剂来提高粘附性，但可能损害涂层性能和聚合物结构完整性，因此需开发新的 MXene 涂层策略。
美国维拉诺瓦大学李波教授、天普大学刘岭教授、德雷塞尔大学Yury Gogotsi教授团队提出了一种通用的盐辅助组装方法，用于在聚合物基底上从悬浮液中组装MXene。研究成功生成了超薄、均匀的MXene涂层，这些涂层在300°C的PEEK基底上将辐射温度降低约200°C，并在Kevlar织物上提供了在极端条件下的舒适感。这项研究为MXene在聚合物上的应用提供了一种高效、通用且非破坏性的组装方法。相关研究成果“Universal salt-assisted assembly of MXene from suspension on polymer substrates”发表在《Nature Communications》上。
在本研究中，提出了一种通用的盐辅助组装方法，用于在聚合物基底上从悬浮液中组装MXene。实验方法包括将水溶性盐（如NaCl）加入到MXene纳米片的胶体悬浮液中，通过超声波浴重新分散悬浮液，然后将聚合物基底浸入重新分散的悬浮液中。通过这种方法，研究人员成功在各种聚合物上生成了超薄、均匀的MXene涂层，这些涂层在300°C的PEEK基底上将辐射温度降低约200°C，并在Kevlar织物上提供了在极端条件下的舒适感。这项研究为MXene在聚合物上的应用提供了一种高效、通用且非破坏性的组装方法。未来，研究人员希望进一步优化这种方法，以实现更广泛的应用，并探索其他盐和聚合物组合的潜力。
Fig.1 在聚合物基底上盐辅助组装 Ti3C2Tx纳米片。
Fig.2 PDMS 上 MXene 盐辅助组装的分子动力学模拟。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-024-53840-y
参考文献：Nature Communications
