增強(qiáng)離子可及性的強(qiáng)導(dǎo)電柔性材料在電磁干擾(EMI)和可折疊可穿戴電子產(chǎn)品中受到了極大的關(guān)注。然而，同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)屬性的高性能仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本文描述了一種結(jié)合納米結(jié)構(gòu)策略的微尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)簡(jiǎn)單的真空過(guò)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(lái)制備TOCNF(F)/Ti
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x(M)@AgNW(a)復(fù)合膜。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，不同的微尺度結(jié)構(gòu)對(duì)薄膜的性能有顯著影響，尤其是電化學(xué)性能。令人驚嘆的是，中間有增強(qiáng)層的MA/F/MA超薄薄膜表現(xiàn)出107.9 MPa的優(yōu)異抗拉強(qiáng)度，8.4 × 106 S m
−1的優(yōu)異導(dǎo)電性能，以及26014.52 dB cm
2 g
−1的高SSE/t。組裝的非對(duì)稱MA/F/MA//TOCNF@CNT(碳納米管)超級(jí)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(lái)規(guī)避電磁干擾性能和電化學(xué)性能之間的權(quán)衡，為多功能薄膜的制備提供了靈感，廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防、精密儀器和下一代電子等領(lǐng)域。
圖1. TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合薄膜及其應(yīng)用示意圖。
圖2. a、b) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜的示意圖。c) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合膠片的數(shù)碼照片。d) TOCNF、Ti
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x和AgNW懸浮液的數(shù)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/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜的FTIR光譜。b) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜的XRD圖案。c) MA/F/MA和Ti
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x的XPS測(cè)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(yīng)力-應(yīng)變曲線。h)計(jì)算的力學(xué)性能。i) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜在4.9 N載荷下的折疊次數(shù)。
圖4. a) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜的電導(dǎo)率和LED亮度。b) MA/F/MA隨彎曲試驗(yàn)的電阻變化。c) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)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/Ti
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x@AgNW復(fù)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(zhì)的比電導(dǎo)率、EMI屏蔽效果、厚度的比較，參考資料見(jiàn)表S1(支持資料)。i) MA/F/MA暴露于太陽(yáng)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(shí)TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜的CV曲線。b)不同掃描速率下MA/F/MA的CV曲線。c) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)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/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜的速率能力。g) TOCNF/Ti
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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(jí)數(shù)。i) TOCNF/Ti
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x@AgNW復(fù)合膜在10 mA cm
−2下的長(zhǎng)期循環(huán)性能。
圖6. a)組裝的基于非對(duì)稱SC的TOCNF@CNT、MA/F/MA和MA/F/MA//TOCNF@CNT示意圖。b)非對(duì)稱SC在50 mV s
−1時(shí)的cv。c)非對(duì)稱SC在不同電壓窗下的CV曲線。d)非對(duì)稱SC在不同電壓窗下的GCD曲線。e)非對(duì)稱SC在不同掃描速率下的變異系數(shù)。f)非對(duì)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(duì)稱SC的奈奎斯特圖，如圖所示。h) Ragone圖顯示了不對(duì)稱SC的真實(shí)能量和功率密度。i)在10 mA cm
−2下，不對(duì)稱SC超過(guò)10 000個(gè)循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性和庫(kù)侖效率。
相關(guān)科研成果北京林業(yè)大學(xué)木材材料科學(xué)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
