第一作者：李威，周天柱，?張澤軍，李雷

通訊作者：程群峰

通訊單位：北京航空航天大學(xué)

程群峰，北京航空航天大學(xué)，教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金、牛頓高級(jí)學(xué)者基金獲得者。從事仿生納米復(fù)合材料的研究工作，發(fā)現(xiàn)了降低納米復(fù)合材料力學(xué)性能的“孔隙”新現(xiàn)象，發(fā)展了降低孔隙率提高力學(xué)性能的新策略，創(chuàng)制了一系列輕質(zhì)高強(qiáng)納米復(fù)合材料，為納米復(fù)合材料的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

論文速覽

碳化鈦（Ti₃C₂T_x）MXene 納米片具有優(yōu)異的機(jī)械性能和導(dǎo)電性，在航空航天和電子設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，將其組裝成宏觀薄膜仍面臨挑戰(zhàn)，例如存在空隙、低取向度和弱界面相互作用等問(wèn)題，這些問(wèn)題降低了材料的機(jī)械性能。

研究團(tuán)隊(duì)展示了一種超強(qiáng)的宏觀MXene薄膜，通過(guò)使用液態(tài)金屬（LM）和細(xì)菌纖維素（BC）依次橋接MXene納米片（LBM薄膜），實(shí)現(xiàn)了908.4兆帕的拉伸強(qiáng)度。通過(guò)重復(fù)循環(huán)刀片涂層的逐層方法提高取向度至0.935，同時(shí)具有良好變形能力的LM將空隙減少至5.4%的孔隙率。通過(guò)BC的氫鍵和與LM的配位鍵增強(qiáng)了界面相互作用，提高了應(yīng)力傳遞效率。順序橋接為其他2D納米片組裝成高性能材料提供了途徑。

圖文導(dǎo)讀

圖1：“液態(tài)金屬交聯(lián)致密化”策略顯著提升MXene復(fù)合薄膜的力學(xué)性能。

圖2：LBM復(fù)合薄膜的界面相互作用表征。

圖3：界面協(xié)同作用提升載荷傳遞能力的斷裂機(jī)理。

圖4：LBM復(fù)合薄膜的電磁屏蔽性能及機(jī)理。

總結(jié)展望

本研究成功制備了一種超強(qiáng)的宏觀MXene薄膜，該薄膜通過(guò)液態(tài)金屬和細(xì)菌纖維素的依次橋接顯著提高了拉伸強(qiáng)度和電磁屏蔽效能。研究結(jié)果表明，通過(guò)優(yōu)化界面相互作用和減少空隙，可以有效提升材料的機(jī)械性能和功能性。

此外，該薄膜在抗氧化性能方面也表現(xiàn)出色，為MXene材料在航空航天和電子設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。本論文提出的制備策略不僅適用于MXene材料，也為其他2D納米材料的高性能組裝提供了新的思路。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Ultrastrong MXene film induced by sequential bridging with liquid metal

期刊：Science

DOI：10.1126/science.ado4257