增强离子可及性的强导电柔性材料在电磁干扰(EMI)和可折叠可穿戴电子产品中受到了极大的关注。然而，同时实现这两个属性的高性能仍然是一个巨大的挑战。本文描述了一种结合纳米结构策略的微尺度结构设计，通过简单的真空过滤工艺和随后的热压(TOCNF =TEMPO-氧化纤维素纳米纤维，NW =纳米线)来制备TOCNF(F)/Ti₃C₂T_x(M)@AgNW(a)复合膜。通过比较发现，不同的微尺度结构对薄膜的性能有显著影响，尤其是电化学性能。令人惊叹的是，中间有增强层的MA/F/MA超薄薄膜表现出107.9 MPa的优异抗拉强度，8.4 × 106 S m⁻¹的优异导电性能，以及26014.52 dB cm² g⁻¹的高SSE/t。组装的非对称MA/F/MA//TOCNF@CNT(碳纳米管)超级电容器在功率密度为777.26 μW cm⁻²的情况下，面能量密度为49.08 μWh cm⁻²。本研究提出了一种有效的策略来规避电磁干扰性能和电化学性能之间的权衡，为多功能薄膜的制备提供了灵感，广泛应用于航空航天、国防、精密仪器和下一代电子等领域。

 
图1. TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合薄膜及其应用示意图。

 
图2. a、b) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜的示意图。c) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合胶片的数码照片。d) TOCNF、Ti₃C₂T_x和AgNW悬浮液的数字照片。FESEM图像45°斜面视图e) FMA, f) f /MA, g) f /MA/ f，和h) MA/ f /MA。i) MA/F/MA的EDS mapping图像。

 
图3. a) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜的FTIR光谱。b) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜的XRD图案。c) MA/F/MA和Ti₃C₂T_x的XPS测量扫描光谱。d) O 1s光谱。e) C 1s光谱。f) MA/ f /MA和Ti3C2Tx的Ti 2p光谱。g)拉伸应力-应变曲线。h)计算的力学性能。i) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜在4.9 N载荷下的折叠次数。

 
图4. a) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜的电导率和LED亮度。b) MA/F/MA随弯曲试验的电阻变化。c) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜在x波段的EMI SE。d) SETotal、SEA和SER。e)屏蔽效率。f)电磁波穿越TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜的示意图。g)不同厚度下的SSE/t值。h) MA/F/MA与其他物质的比电导率、EMI屏蔽效果、厚度的比较，参考资料见表S1(支持资料)。i) MA/F/MA暴露于太阳光照后温度变化的红外图像。

 
图5. a)扫描速率为100 mV s⁻¹时TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜的CV曲线。b)不同扫描速率下MA/F/MA的CV曲线。c) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜在1 mA cm⁻²下的GCD谱图。d)不同电流密度下MA/F/MA的GCD谱图。e)面积电容。f)基于GCD profile的TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜的速率能力。g) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW的奈奎斯特图配有如图所示的等效电路。h)面积电容的虚部(C″)随频率的级数。i) TOCNF/Ti₃C₂T_x@AgNW复合膜在10 mA cm⁻²下的长期循环性能。

 
图6. a)组装的基于非对称SC的TOCNF@CNT、MA/F/MA和MA/F/MA//TOCNF@CNT示意图。b)非对称SC在50 mV s⁻¹时的cv。c)非对称SC在不同电压窗下的CV曲线。d)非对称SC在不同电压窗下的GCD曲线。e)非对称SC在不同扫描速率下的变异系数。f)非对称SC在不同电流密度下的恒流充放电曲线。g)用等效电路拟合的非对称SC的奈奎斯特图，如图所示。h) Ragone图显示了不对称SC的真实能量和功率密度。i)在10 mA cm⁻²下，不对称SC超过10 000个循环的循环稳定性和库仑效率。
 
        相关科研成果北京林业大学木材材料科学与应用重点实验室Hongwu Guo和Daihui Zhang等人于2023年发表在Small（DOI: 10.1002/smll.202302335）上。原文：Facile Design of Flexible, Strong, and Highly Conductive MXene-Based Composite Films for Multifunctional Applications。
        原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202302335

转自《石墨烯研究》公众号