MXene纤维的制备、性能及应用研究进展

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)是一种新颖的二维纳米材料,具有优异的电学、力学性能及丰富的表面官能团,在功能材料领域受到了广泛关注,常被作为基元材料构筑宏观复合材料,其中MXene纤维有望成为继石墨烯纤维后另一种结构-功能一体化纤维材料,在多功能织物、传感、能源、电磁屏蔽等领域显示出巨大的应用前景。但目前MXene复合纤维的力学和电学性能与MXene纳米材料本征性能差距较大,主要原因是组装MXene纳米片过程中产生的褶皱、无序结构、界面作用力弱等问题,往往导致MXene纤维内部的孔隙、缺陷存在及纤维外形不规则等。针对MXene纤维研究过程中存在的问题及未来研究方向,本文做了详细综述,首先介绍MXene纤维的制备方法,然后详细阐述MXene复合纤维的力学和电学性能,并讨论提升其性能的策略。同时通过一些实例,综述了MXene复合纤维的应用。最后总结了MXene纤维存在的关键科学问题和挑战,并对MXene纤维的未来发展和前景进行了展望及对未来MXene纤维的研究和应用提供一些帮助。     

新型二维MXenes材料在燃料电池中的应用研究进展

MXenes是一类通过选择性刻蚀MAX相材料制得的新型二维层状过渡金属碳化物和氮化物。由于其卓越的物理、电子和化学性能等，MXenes已经被广泛应用于电磁屏蔽、生物医药、能源储存、传感器和水净化等领域。同时MXenes及其复合材料由于其大比表面积、优异的导电性和稳定性等特点，可以有效提高贵金属催化剂的催化效率或直接作为一类非贵金属催化剂，被视为当前极具前途的一类燃料电池电催化剂或载体。本文详细介绍MXenes的结构、性质及其制备方法，综述MXenes及其复合材料在氧还原、甲酸氧化、甲醇氧化和乙醇氧化反应领域的最新应用研究成果，指出MXenes材料目前存在的主要问题(如难以制备分散均匀的多层MXenes薄片或少层甚至单层MXenes薄片，由于较高的表面能容易重新堆积等),提出制备更多的新型MXenes并将其与各类材料进行复合，促进MXenes及其复合材料在燃料电池领域的应用。     

MXene及MXene/碳基复合材料在生物医学领域的研究进展（英文）

MXene是一种具有独特层状结构的新型过渡金属碳化物，它具有较大的比表面积、优异的导电性、光热性能和抗菌性能等特殊的物理化学特性，因此表现出较高的应用价值。与此同时，为了追求更广泛的应用，MXene常与炭材料复合以增强其综合性能。近年来，MXene及MXene/碳基复合材料在电子、传感以及生物医药等领域受到了广泛关注。本文聚焦于MXene及MXene/碳基复合材料的制备、修饰方法及其在生物传感、抗菌材料、疾病诊断与治疗等生物医学领域中的应用，以期推动MXene研究取得更大进展。     

MXene/聚合物复合材料的合成及其应用研究进展

MXene是一种新颖的二维层状纳米材料,具有大的比表面积和丰富的表面官能团,与聚合物基体复合可显著改善聚合物基复合材料的性能或拓宽其应用范围,因此得到了广泛的研究.本文简要总结了MXene、MXene/聚合物复合材料的制备方法,并对MXene/聚合物复合材料的力学性能、热学性能、摩擦性能和电磁屏蔽等性能进行了阐述,总结...     

Ti基MXene及其复合材料在金属离子电池中的进展

二维过渡金属碳(氮或碳氮)化物MXene自2011年首次报告后,其家族成员不断增加,目前已有超过20种MXene被成功合成。凭借独特的层状结构,出色的物理化学性质和可设计的表面官能团特性,MXene被认为是极具潜力的电极材料。近年来,MXene及其复合材料在储能领域进展显著。为此,本文综述了Ti基MXene及其复合材料在Li离子电池和Na离子电池中的研究进展,并结合其制备方法和特性,详细介绍了电池性能提升策略或机制。最后,指出了MXene及其复合材料构建高性能电池面临的挑战,并对未来前景进行了展望。      

纤维增强水凝胶基复合材料的制备和纤维屈曲行为

水凝胶在组织工程、药物输送、以及智能驱动器等领域有着广阔的应用前景,尤其是纤维增强水凝胶基复合材料,对于具有纤维结构的软骨替代材料的设计有着重要的研究价值。本文提出了一种将弹性纤维定向添加到PAAm水凝胶基体中的制备方法,并研究了沿垂直于纤维方向拉伸时复合材料薄膜的力学行为。研究结果表明,当复合材料薄膜伸长比达到一定程度时,纤维发生屈曲失稳。通过理论分析,得到了纤维增强型PAAm水凝胶中纤维的屈曲临界伸长比。本文的研究将为纤维增强水凝胶基复合材料的设计及性能优化提供支撑。     

MXene/CNTs复合材料的制备及应用进展

MXene和碳纳米管作为两大低维材料，已被广泛应用于诸多领域。然而MXene材料因其特有的片层结构及丰富的表面官能团，在实际研究中仍与理论值存在较大差距。从MXene材料的特征及制备方法出发，结合现有碳纳米管的研究基础综合讨论了MXene/碳纳米管复合材料从制备到应用的研究进展。MXene材料和碳纳米管进行复合具有更优异的性能，再加上MXene更好的亲水性和良好的分散稳定性，使MXene/CNTs复合材料的制备更加多样化，能够在应变传感、电磁屏蔽、催化、高介电材料、电池和超级电容器电极材料方面具有很大的应用前景。     

高性能MXenes纳米复合材料研究进展

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。     

新型二维材料MXene的气敏性能研究进展

MXene是一种新型二维过渡金属碳化物/氮化物。作为二维材料,MXene具有大的比表面积和丰富的表面官能团,表面容易吸附气体分子,且吸附的气体分子会影响材料的导电性能。因此,MXene可以用来作为新型气敏材料。从理论到实验的角度综述各种MXene（Ti₃C₂ MXene、V₂C MXene、Mo₂C MXene等）的气敏性能以及气敏应用,归纳不同MXenes对气体的响应特性,分析MXene的气敏机理,总结MXene作为气敏材料的优势和缺点,展望MXene在气体传感器领域的未来应用前景。     

胶原基水凝胶的制备、结构性能表征及其在生物医学中的应用

作为一种具有特殊网络结构和功能的天然高分子材料,胶原基水凝胶已在医用敷料、药物载体、组织工程支架等生物医学领域得到了广泛应用。对近几年胶原基水凝胶的研究应用现状进行了全面综述,从胶原的结构与性能入手,着重对胶原基水凝胶的制备、结构性能表征及其在生物医学中的应用进行了阐述,同时对制备过程条件的控制对水凝胶结构性能的影响进行了重点讨论,对胶原基水凝胶的未来前景和发展重点进行了展望,有望为将来有关胶原基水凝胶的研究和应用提供数据参考。     

MXene基薄膜的有序组装及其在储能和电磁干扰屏蔽中的应用

5G电子消费产品日益普及,给人们的生活带来便利的同时也存在一些问题,如电磁干扰(EMI)风险大幅度提高,5G网络耗电速度快等。因此需要开发具有高EMI屏蔽性能的膜材料和高容量的电极材料来解决这些问题。作为一种新型二维材料,过渡金属碳化物、氮化物或氮碳化物(称为MXene)具有出色的导电性、低密度、亲水性表面、二维层状形态和可调节的表面化学性质等诸多优势。此外,由于MXene具有容易成膜的特点,在EMI屏蔽和储能设备等领域具有巨大的应用潜力。目前已经报道了很多基于MXene复合薄膜的工作,本文首先介绍了MXene纳米片的合成方法,然后讨论了MXene基复合薄膜的制备方法,目的是总结制备MXene复合薄膜的各种方法及其优缺点。其次,分别介绍了MXene在锂离子电池和超级电容器及EMI屏蔽膜中的应用,分析了目前的发展趋势,并且对目前主流的复合材料进行了对比,归纳了MXene复合薄膜在结构和性能上的特点和优势。最后,提出了目前MXene复合薄膜的发展所存在的问题,并对未来发展进行了展望。      

贵金属纳米粒子/金属有机骨架复合物的制备与应用进展

贵金属纳米粒子/金属有机骨架复合物因其在催化、传感、气体吸附与存储等诸多领域的应用前景而受到广泛关注。综述了贵金属纳米粒子/金属有机骨架复合物的制备方法及应用进展。对这类复合物的制备方法进行了归纳,并分析了其特点;总结了其在储氢、多相催化等领域的应用,以便更好地了解其应用前景。     

细菌纤维素及其复合材料在环境领域应用的研究进展

细菌纤维素(Bacterial cellulose, BC)是一种由微生物发酵产生的细胞外多糖,作为一种新型的环境友好生物材料,细菌纤维素具有高纯度、高吸水性,优异的机械强度及生物相容性高等优点,在生物医学、化工及食品等诸多领域展现出广阔的应用前景。本文系统性地介绍了BC的结构和特性,对BC的制备工艺和影响因素进行了总结,并分析了化学改性、原位改性和纳米材料复合改性等改性方法对BC的结构与特性的影响,对BC在环境处理技术(吸附、过滤、光催化)中的应用进展进行了概述,最后对BC的研究进展及其发展方向进行了总结和展望。      

陶瓷-金属双连续相复合材料的发展现状与未来

陶瓷-金属双连续相复合材料作为一种采用空间连续网络构型设计的复合材料,具有耐摩擦磨损、抗热震性高、热膨胀系数低等特点,具有广阔的应用前景.其中,多孔陶瓷预制体作为双连续相复合材料中的结构增强相,其本征特性对复合材料的整体性能有重要影响.本文系统分析了现阶段在多孔陶瓷的制备方法与表面改性两个领域内的主要进展,并对陶瓷-金...     

Ti3C2Tx MXene 基复合材料驱动器的制备及研究进展

驱动器具备质轻、柔软、微小、智能化等特点,能够通过感受外界刺激如光、电、温度、湿度等产生相应的力、位移或形变,在软机器人、智能穿戴设备、仿生工程等领域具备巨大的应用潜力。然而,驱动器也存在着响应灵敏性和稳定性方面的缺陷。MXene具有高导电性、表面官能团可调性和优越的力学性能,有望成为解决上述问题的关键。目前,MXene材料主要面临易氧化和相对较高的生产成本等挑战,相关研究处于早期阶段,需要进一步验证其实际应用潜力。因此,本文介绍了MXene及MXene基驱动器的制备方法,并梳理光热响应型驱动器、离子响应型驱动器、湿度响应型驱动器及其他响应型驱动器的研究进展,同时对MXene基驱动器未来的研究方向进行了展望。     

增强改性SiO2气凝胶复合材料的研究进展

SiO₂气凝胶是一种含有纳米介孔结构的轻质固体材料，具有高孔隙率、高比表面积、低导热性、低介电性等特性，在隔热、吸附、吸声、发光、催化、电子等工业领域具有广阔的应用前景。但SiO₂气凝胶自身孔结构存在易碎、易坍塌等缺陷，导致应用受到较大限制。在保持SiO₂气凝胶良好特性的前提下，对其进行增强改性制备力学性能优良的SiO₂气凝胶复合材料是近年来的研究热点。本文报道了无机/有机纤维增强改性SiO₂气凝胶、有机聚合物增强改性SiO₂气凝胶及无机物掺杂增强改性SiO₂气凝胶等复合材料的主要制备工艺过程、材料综合性能表现及增强改性机制，探讨了增强改性SiO₂气凝胶复合材料研究进展及重点方向，以期为增强改性SiO₂气凝胶复合材料的研究和应用提供新的设计思路。      

Emerging MXene-Based Flexible Tactile Sensors for Health Monitoring and Haptic Perception

Due to their potential applications in physiological monitoring, diagnosis, human prosthetics, haptic perception, and human–machine interaction, flexible tactile sensors have attracted wide research interest in recent years. Thanks to the advances in material engineering, high performance flexible tactile sensors have been obtained. Among the representative pressure sensing materials, 2D layered nanomaterials have many properties that are superior to those of bulk nanomaterials and are more suitable for high performance flexible sensors. As a class of 2D inorganic compounds in materials science, MXene has excellent electrical, mechanical, and biological compatibility. MXene-based composites have proven to be promising candidates for flexible tactile sensors due to their excellent stretchability and metallic conductivity. Therefore, great efforts have been devoted to the development of MXene-based composites for flexible sensor applications. In this paper, the controllable preparation and characterization of MXene are introduced. Then, the recent progresses on fabrication strategies, operating mechanisms, and device performance of MXene composite-based flexible tactile sensors, including flexible piezoresistive sensors, capacitive sensors, piezoelectric sensors, triboelectric sensors are reviewed. After that, the applications of MXene material-based flexible electronics in human motion monitoring, healthcare, prosthetics, and artificial intelligence are discussed. Finally, the challenges and perspectives for MXene-based tactile sensors are summarized.     

氧化石墨烯复合材料在包装领域应用的研究进展

目的整理分析目前国内外氧化石墨烯复合材料在包装材料领域的应用与进展,对未来的发展进行展望。方法归纳整理国内外文献,简单介绍氧化石墨烯的基本性能及制备,氧化石墨烯复合材料的制备,并重点整理分析氧化石墨烯复合材料在包装材料领域的应用与进展。结果氧化石墨烯具有独特的二维纳米片层结构、超大的比表面积和亲水极性界面,通过添加氧化石墨烯可明显改善复合材料的力学性能、阻隔性能、抗菌性能等。结论氧化石墨烯复合材料具有阻隔性高、力学性能好等优点,广泛应用于包装材料领域,并且在抗菌、防腐、阻燃等包装材料领域具有良好的发展前景。     

氮化硼复合材料在包装领域应用的研究进展

目的综述国内外氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展,对未来氮化硼材料在包装领域的应用进行展望。方法整理归纳国内外文献,简单介绍氮化硼纳米片(BNNSs)的性质和制备方法,以及氮化硼复合材料的制备方法,重点整理分析氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展。结果氮化硼具有独特的二维纳米片层结构和相互重叠的层层结构。添加BNNSs不仅可以明显提高复合材料的导热率、机械强度、绝缘性等,还可以改善复合材料的阻隔性能、力学性能、化学稳定性能、抗菌性能等。结论氮化硼复合材料具有热导率高、绝缘性好等优点,可应用于电子封装领域,并在阻燃、抗菌、防腐等包装材料领域具有不错的发展前景。     

轧制三金属复合材料研究进展

三金属层状复合材料兼具了各金属组元的优势,能够满足多种复杂服役环境的应用需求,是现代科学技术进步的必然产物.将最为常见的轧制制备的三金属层状复合材料根据具体制备手段和最终实验效果的差异,分为了采用新型累积叠轧技术制备的类双金属颗粒增强金属基复合材料,以及利用常规轧制减薄技术制备的三金属层状复合材料.分别综述了这两大类目前主要的组合类型及其涉及的研究内容,可看出众多研究均是在最为原始的二元Al/Cu和Al/Mg复合基础上新加第三金属展开的.指出了三金属复合材料的开发是未来金属层状复合材料领域的重要研究方向,以及后续有待进一步解决的难点.最后,对三金属层状复合材料的发展前景和主要发展方向进行了展望.