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       增強離子可及性的強導電柔性材料在電磁干擾(EMI)和可折疊可穿戴電子產品中受到了極大的關注。然而，同時實現這兩個屬性的高性能仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。本文描述了一種結合納米結構策略的微尺度結構設計，通過簡單的真空過濾工藝和隨后的熱壓(TOCNF =TEMPO-氧化纖維素納米纖維，NW =納米線)來制備TOCNF(F)/Ti₃C₂T_x(M)@AgNW(a)復合膜。通過比較發(fā)現，不同的微尺度結構對薄膜的性能有顯著影響，尤其是電化學性能。令人驚嘆的是，中間有增強層的MA/F/MA超薄薄膜表現出107.9 MPa的優(yōu)異抗拉強度，8.4 × 106 S m⁻¹的優(yōu)異導電性能，以及26014.52 dB cm² g⁻¹的高SSE/t。組裝的非對稱MA/F/MA//TOCNF@CNT(碳納米管)超級電容器在功率密度為777.26 μW cm⁻²的情況下，面能量密度為49.08 μWh cm⁻²。本研究提出了一種有效的策略來規(guī)避電磁干擾性能和電化學性能之間的權衡，為多功能薄膜的制備提供了靈感，廣泛應用于航空航天、國防、精密儀器和下一代電子等領域。

 
圖1. TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合薄膜及其應用示意圖。

 
圖2. a、b) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜的示意圖。c) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膠片的數碼照片。d) TOCNF、Ti₃C₂T_x和AgNW懸浮液的數字照片。FESEM圖像45°斜面視圖e) FMA, f) f /MA, g) f /MA/ f，和h) MA/ f /MA。i) MA/F/MA的EDS mapping圖像。

 
圖3. a) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜的FTIR光譜。b) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜的XRD圖案。c) MA/F/MA和Ti₃C₂T_x的XPS測量掃描光譜。d) O 1s光譜。e) C 1s光譜。f) MA/ f /MA和Ti3C2Tx的Ti 2p光譜。g)拉伸應力-應變曲線。h)計算的力學性能。i) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜在4.9 N載荷下的折疊次數。

 
圖4. a) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜的電導率和LED亮度。b) MA/F/MA隨彎曲試驗的電阻變化。c) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜在x波段的EMI SE。d) SETotal、SEA和SER。e)屏蔽效率。f)電磁波穿越TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜的示意圖。g)不同厚度下的SSE/t值。h) MA/F/MA與其他物質的比電導率、EMI屏蔽效果、厚度的比較，參考資料見表S1(支持資料)。i) MA/F/MA暴露于太陽光照后溫度變化的紅外圖像。

 
圖5. a)掃描速率為100 mV s⁻¹時TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜的CV曲線。b)不同掃描速率下MA/F/MA的CV曲線。c) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜在1 mA cm⁻²下的GCD譜圖。d)不同電流密度下MA/F/MA的GCD譜圖。e)面積電容。f)基于GCD profile的TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜的速率能力。g) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW的奈奎斯特圖配有如圖所示的等效電路。h)面積電容的虛部(C″)隨頻率的級數。i) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW復合膜在10 mA cm⁻²下的長期循環(huán)性能。

 
圖6. a)組裝的基于非對稱SC的TOCNF@CNT、MA/F/MA和MA/F/MA//TOCNF@CNT示意圖。b)非對稱SC在50 mV s⁻¹時的cv。c)非對稱SC在不同電壓窗下的CV曲線。d)非對稱SC在不同電壓窗下的GCD曲線。e)非對稱SC在不同掃描速率下的變異系數。f)非對稱SC在不同電流密度下的恒流充放電曲線。g)用等效電路擬合的非對稱SC的奈奎斯特圖，如圖所示。h) Ragone圖顯示了不對稱SC的真實能量和功率密度。i)在10 mA cm⁻²下，不對稱SC超過10 000個循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率。
 
        相關科研成果北京林業(yè)大學木材材料科學與應用重點實驗室Hongwu Guo和Daihui Zhang等人于2023年發(fā)表在Small（DOI: 10.1002/smll.202302335）上。原文：Facile Design of Flexible, Strong, and Highly Conductive MXene-Based Composite Films for Multifunctional Applications。
        原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202302335

轉自《石墨烯研究》公眾號