轻工学院陆赵情教授团队在《Energy Storage Materials》上发表高水平研究论文

多孔MXene薄膜因其多样的孔隙结构和丰富的表面化学性质，成为理想的柔性电子材料，在柔性储能、电磁屏蔽等应用方面潜力巨大。然而，其典型的问题，特别是作为柔性储能材料时，在高电流密度下，电容性能急剧下降。主要原因在于层间结合致密，阻碍了离子的动态扩散，此外，离子扩散路径的曲率过高，电荷传输过程缓慢。目前研究者致力于研发兼具大比表面积、低曲率以及优良导电性和机械性能的多孔MXene薄膜，但仍然面临诸多挑战。

多孔MXene薄膜的设计思路及制备工艺图

为了解决上述问题，陕西科技大学陆赵情教授团队通过离子分子双交联体系设计和冻干干燥工艺，构建了具有低曲率和高强度的三维结构的柔性多孔MXene薄膜材料。该项工作从材料的的表面终端基团、层间距和定向结构角度优化了多孔材料的物理化学性质，并为制备轻质高强的柔性储能材料和电磁屏蔽材料提供了新思路。相关工作在《Energy Storage Materials》（IF：18.9）以“Double cross-linking system for constructing tortuosity-lowered and strength-enhanced porous MXene films with superior capacitive performance and electromagnetic shielding efficiency”为题发表。

离子交联与无交联下MXene薄膜的微观形貌和化学表征

分子交联与离子分子双交联多孔MXene膜的微观形貌

不同比例的分子交联与离子分子双交联多孔MXene膜力学性能及力学提升机理图

多孔MOB与MB膜的电化学表征及离子传输通道示意图

非对称超级电容器电化学性能及应用示意图

多孔薄膜材料的电磁屏蔽性能

文章亮点如下：通过离子分子双交联体系和随后的冷冻干燥工艺，构筑了在横向和垂直方向都具有三维网状多孔的结构，这一独特结构极大缩短了离子的传递速率，纤维与纳米片之间的高度互连性也提高了多孔膜的力学性能及电磁屏蔽性能；离子交联通过库仑吸引调整MXene片层的方向，同时优化的终端和离子插层扩大了层间距；分子交联通过氢键相互作用调整多孔结构的骨架；具有互连性的多孔MXene-OH/BC膜同时表现出优异电化学性能和电磁屏蔽性能，提供了527 F/g的电容，41.5 MPa的机械强度，分别为MXene薄膜的140%和367%，并表现出67.2 dB的电磁屏蔽效能。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103686

（核稿：刘国栋 编辑：刘倩）