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。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)/Ti
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x(M)@AgNW(a)復合膜。通過比較發現，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的優異抗拉強度，8.4 × 106 S m
−1的優異導電性能，以及26014.52 dB cm
2 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/Ti
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x@AgNW復合薄膜及其應用示意圖。
圖2. a、b) TOCNF/Ti
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x@AgNW復合膜的示意圖。c) TOCNF/Ti
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x@AgNW復合膠片的數碼照片。d) TOCNF、Ti
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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/Ti
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x@AgNW復合膜的FTIR光譜。b) TOCNF/Ti
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x@AgNW復合膜的XRD圖案。c) MA/F/MA和Ti
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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/Ti
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x@AgNW復合膜在4.9 N載荷下的折疊次數。
圖4. a) TOCNF/Ti
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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/Ti
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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/Ti
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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/Ti
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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/Ti
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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/Ti
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x@AgNW復合膜的速率能力。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″)隨頻率的級數。i) TOCNF/Ti
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x@AgNW復合膜在10 mA cm
−2下的長期循環性能。
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個循環的循環穩定性和庫侖效率。
相關科研成果北京林業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
