Příprava, vlastnosti a aplikace filmů mxenu/ polymeru

Jako nový dvourozměrný materiál byl od roku 2011 poprvé hlášen přechodný kovový uhlík/nitrid (mxen) a rychle přitahoval pozornost vědeckých vědců kvůli jeho vynikajícím vlastnostem. Mxen je složen z n+1 vrstvy atomů přechodného kovu (M) a n vrstvy atomů uhlíku nebo dusíku (x) a jeho obecný vzorec lze psát jako Mn+1xntx, kde n je 1, 2 nebo 3, což představuje Atomová uspořádání typů tří materiálů mxenu, T odkazuje na funkční skupinu spojenou s povrchem materiálu. Vzhledem k bohatému chemickému složení systému bylo úspěšně připraveno více než 30 druhů mxenu a teoretické výpočty ukazují, že stále existuje mnoho možných mxenu. Vzhledem k jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem mxenu má široké vyhlídky na aplikace v katalýze, snímání, skladování energie a dalších polích. Studie ukázaly, že mxen je náchylný k oxidační degradaci v přirozeném prostředí, což omezuje vývoj materiálů mxenu. Kompozit mxenu s jinými materiály může účinně zlepšit environmentální stabilitu mxenu a dále rozšířit jeho praktický rozsah aplikací. Mezi nimi má polymer výhody jednoduché přípravy, nízké ceny a nastavitelné funkce a kombinace polymeru a mxenu k přípravě kompozitních filmů se stala jedním ze současných výzkumných hotspotů, u nichž se očekává, že si uvědomí rozsáhlé použití mxenu materiály v průmyslové výrobě

Obrázek 1. Shrnutí metod přípravy a souvisejících aplikací mxenových/ polymerních filmů: Velikost koláčového grafu představuje podíl článků souvisejících s metodami přípravy a praktickými aplikacemi v celkových publikovaných příspěvcích.

Nedávno výzkumný tým Zhang Han, významný profesor Shenzhen University, zveřejnil příspěvek s názvem „Mxene/ Polymer Membrány: Syntéza, vlastnosti a vznikající aplikace“ poprvé systematicky shrnul přípravu, vlastnosti a praktické aplikace mxenu/ polymeru “ filmy. Tento přehled je rozdělen do šesti částí: (1) metody syntézy tělesa mxenu: selektivní leptání maximálních nebo ne-maxových prekurzorů a metody růstu CVD zdola nahoru; (2) studium vlastností mxenu: elektronické vlastnosti, mechanické vlastnosti a stabilita; (3) Metody přípravy mxenových/ polymerních filmů: filtrace asistovaná vakuovou asistencí (VAF), roztok vylévající film (DC), horký lisovací film (HP), vrstva sestavení, elektrochemické depozice atd. (4) Vlastnosti mxenu mxenu / Polymerní filmy: Mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti, elektrické vlastnosti a plynná bariéra; (5) praktické aplikace filmů mxenu/ polymeru: filtrační média, elektromagnetické stínění, senzory, superkondenzátory a nanogenerátory; (6) Výzvy a příležitosti pro vývoj filmů Mxene/ Polymer: Proces přípravy mxenových/ polymerních filmů je shrnut, aby poskytoval nápady pro návrh nových filmů Mxene/ Polymer. Například kvantitativní příprava filmů mxenu/ polymeru je realizována přidáním neinterkalovaných mxenových bloků v procesu polymerace; Stanovením vhodného modelu byl studován mechanismus mxenu a polymeru a v kombinaci s experimentálními výsledky byl odhalen účinek synergického účinku mxenu a polymeru na vlastnosti mxenových/ polymerních filmů. V současné době se při přípravě mxenových/ polymerních filmů používá relativně zralý materiál Ti3C2 hlavně. S ohledem na rozmanitost materiálů mxenu lze prozkoumat zavedení dalších prvků mxenových materiálů v kombinaci s všestranností samotného polymeru, aby bylo dosaženo přípravy vysoce výkonných filmů mxenu/ polymeru.

Revizní dokument byl nedávno publikován v Chemistry of Materials. Prvním autorem je Dr. Lingfeng Gao, postdoktorand na Shenzhen University, a odpovídajícím autorem je Zhang Han, významný profesor ve společné laboratoři optoelektronické vědy a technologie dvourozměrných materiálů na Shenzhen University. Tato práce byla podporována Národní nadací přírodní vědy Číny, postdoktorandská vědecká nadace Číny, projektem vědeckého a technologického plánu provincie Guangdong a fondem vědy a technologií v Shenzhenu.