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高性能MXenes纳米复合材料研究进展

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二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)以其优异的力学和电学性能,在多个领域展示出巨大的应用前景。近年来,高性能MXenes纳米复合材料(包括一维纤维、二维薄膜和三维块体)的研究取得了显著进展,但其力学性能仍远低于MXenes纳米材料的本征力学性能,这主要归因于MXenes纳米复合材料中存在的孔隙缺陷、MXenes纳米片取向度低以及界面相互作用弱等关键科学问题。针对上述问题,本文首先讨论了 MXenes 纳米材料的本征力学性能,总结讨论了不同类型高性能MXenes纳米复合材料的发展历程,并介绍了高性能MXenes纳米复合材料的最新研究进展,包括如何消除孔隙缺陷、提高MXenes纳米片的取向度以及增强界面相互作用。同时,介绍了高性能MXenes纳米复合材料在电热、热伪装、电磁屏蔽、传感以及储能等领域的应用。最后,梳理了高性能MXenes纳米复合材料存在的挑战,并展望了未来的发展方向。
Recent Advances in the High Performance MXenes Nanocomposites
Two-dimensional transition metal carbon/nitride MXenes show promising applications in various fields due to their remarkable electrical and mechanical properties.Recently,the research of high performance MXenes nanocomposites(including one-dimensional fibers,two-dimensional films and three-dimensional blocks)has made remarkable progress.However,the mechanical properties are still far lower than the intrinsic mechanical properties of MXenes nanosheets,mainly due to the key scientific problems of voids,misalignment of MXenes nanosheets and weak interfaces.In order to solve the above problems,the intrinsic mechanical properties of MXenes nanosheets are firstly discussed in this work,then the development of high performance MXenes nanocomposites are summarized,and the latest research progress of high performance MXenes nanocomposites is discussed in detail,including how to eliminate void,improve the orientation of MXene nanosheets and enhance the interface interaction.Meanwhile,the applications of high performance MXenes nanocomposites in the fields of electric heating,thermal camouflage,electromagnetic shielding,sensing and energy storage are introduced.Finally,the challenges and future development directions of high performance MXenes nanocomposites are proposed.

MXenenanocompositemechanical propertyfunction applicationperspective

李雷、程群峰

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北京航空航天大学 化学学院, 仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室, 北京 100191

中国科学技术大学 化学与材料科学学院, 合肥 230026

中国科学技术大学 苏州高等研究院, 苏州 215123

MXenes 纳米复合材料 力学性能 功能应用 专题评述

国家重点研发计划国家杰出青年科学基金国家自然科学基金111引智计划

2021YFA07157005212530222075009B14009

2024

无机材料学报
中国科学院上海硅酸盐研究所

无机材料学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.768
ISSN:1000-324X
年,卷(期):2024.39(2)
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