功能高分子材料 功能高分子材料的用途

过渡金属碳化物/氮化物 (MXene) 气凝胶的环境压力干燥 (APD) 制备是非常理想的，但仍然极具挑战性。近日，超薄、高强度重量比的可再生纤维素纳米纤维 (CNF) 被有效利用，通过一种简便、节能的方法帮助 APD 制备超轻但坚固、高导电、大面积的 MXene 气凝胶。高效、环保、可扩展的冷冻交换干燥方法。大纵横比 CNF 和 MXene 的强相互作用以及仿生珍珠层状微结构诱导了高机械强度和稳定性，以避免气凝胶在 APD 过程中的结构坍塌。CNF 的丰富官能团促进了基于 MXene 的气凝胶的化学交联，显着提高了疏水性、耐水性甚至氧化稳定性。CNF 的超薄、一维性质使 MXenes 的层间间隙和大量异质界面最小化，从而产生了气凝胶出色的导电性和电磁干扰 (EMI) 屏蔽性能。MXene、CNF 和丰富的孔隙的协同作用有效地提高了粘性原油的 EMI 屏蔽性能、光热转换和吸收。我们的工作展示了 APD、基于 MXene 的多功能气凝胶在电磁保护或兼容性、热疗法和油水分离应用中的巨大前景。

本文要点：

1) 作者通过有效利用超薄、高强度重量比、可再生纤维素纳米纤维（CNF），运用简便、节能、环保和可扩展的冷冻交换干燥方法，协助APD制备超轻但坚固、高导电、大面积的MXene基气凝胶。

2) CNF和MXene的强相互作用以及仿生珍珠状微结构使其具有高机械强度和稳定性，从而避免APD过程中气凝胶的结构崩溃。CNF的丰富官能团有助于MXene基气凝胶的化学交联，显著提高疏水性、耐水性甚至氧化稳定性。CNF的超薄、一维特性使MXenes的层间间隙与众多异质界面相差无几，从而产生气凝胶的优异导电性和电磁干扰（EMI）屏蔽性能。MXene、CNF和丰富孔隙的协同作用有效改善了EMI屏蔽性能、光热转换和粘性原油的吸收。该工作表明，APD、多功能MXene基气凝胶在电磁保护或兼容性、热疗和油水分离应用方面具有巨大应用前景。

图 1. CNF 辅助 APD MXene 气凝胶的示意图和形态。

相关论文以题为Ultrathin Cellulose Nanofiber Assisted Ambient-Pressure-Dried, Ultralight, Mechanically Robust, Multifunctional MXene Aerogels发表在《Advanced Materials》上。通讯作者是山东大学曾志辉教授、刘久荣教授。

参考文献：

DOI: 10.1002/adma.202207969