Page 28 - 《精细化工》2022年第11期

·2178· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

多巴胺表面羟基与 MXene 表面羟基形成氢键，
从而防止 Ti 原子被氧化。结果表明，经过 170 ℃热
处理 1 h 后，氧化也只发生在复合薄膜的浅层区域，
该法也可提高 MXene 的环境稳定性。
提高 MXene 的稳定性是目前关于 MXene 研究
的重点方向之一。一方面是其保存时间太短，所以

图 4 MXene 在 NaAsc（a）和 H 2 O（b）环境下第 0 d 和 仅局限于实验室研究阶段，距离产业化还有一定距
第 21 d 的分散图及相对应的 SEM 图 [67] 离；另一方面，MXene 被氧化后，其本身优异的电
Fig. 4 Dispersion photos of MXene at 0 d and 21 d in 学、光学、力学等性能会降低甚至彻底丧失。因此，
NaAsc (a) and H 2 O (b) environments and the
corresponding SEM images [67] 防氧化改性对于 MXene 的实际应用十分重要。

图 5 PDA 聚合机理及 PDA-MXene 结合机理 [71]
Fig. 5 PDA polymerization mechanism and PDA-MXene binding mechanism [71]

3 MXene 在功能涂层中的应用 合气凝胶，MXene 作为导电涂层附着在胶原纤维表
–1
面，得到的传感器具有较高的灵敏度（61.99 kPa )
MXene 具有优异的光学、电学及力学等特性， 和快速响应性（0.30 s） [74] 。UZUN 等 [75] 采用两步浸
通过物理共混法和原位法等可将 MXene 与聚合物 渍和干燥的方法将 MXene 以涂层的形式附着在纯
基体复合，进而得到具有光热转换、增强、阻燃等 棉针织物表面，制备出兼具传感、EMI 屏蔽的功能性
性能的功能涂层。此外，MXene 自身也可作为涂层 织物。MXene 以涂层形式附着在纤维上，起导电和
涂覆在基底上，从而赋予基底更多的功能性。目前， 形成裂纹的作用。该纺织品具有高灵敏度〔灵敏系
基于 MXene 的功能涂层已广泛用于传感器、电磁屏 数（GF）≈6.02〕和 20%压缩的传感范围。LUO 等 [76]
蔽、光热转换、阻燃和红外隐身等领域。 采用一种简便的分层浸涂组装方法制备了多功能的
3.1 传感器 PDA/MXene/聚二甲基硅氧烷（PDMS）纺织品，
MXene 良好的导电性、高比表面积、独特的片 MXene 包裹纤维形成导电网络，赋予了织物优越的
层结构有利于电子传输和储备。若单一地使用 应变传感性能，在 10%应变、1500 mm/min 的拉伸
MXene 制备薄膜传感器，其物理脆性会导致薄膜传 速度下，响应时间为 242 ms，恢复时间为 219 ms。
感器的耐用性差，在重复性应力作用下容易发生断 这种快速的响应和恢复确保了快速和连续的运动可
裂失效。因此，将 MXene 与其他柔性聚合物复合或 以被实时监测。这种 MXene 基智能纺织品在未来一
在柔性基材表面构筑 MXene 涂层有望制备出耐用 体化可穿戴智能电子产品领域的应用前景广阔。
的传感器。例如：SHI 等 [72] 以 MXene 纳米片和高导 3.2 电磁屏蔽
电性银纳米线作为“砖”，以聚多巴胺（PDA）/Ni 2+ 2D 的 MXene 具有高电导率和高比表面积，不
作为“浆”，用仿生的方法得到耐用性好、较大应变 仅能高效地反射电磁波能量，其丰富的界面之间也
范围的纳米复合膜应变传感器。该传感器在 2 mm/s 可以发生内部多重反射，从而增强电磁波的散射和
的应变速率下，在 0~60%的应变范围内，具有承受 吸收 [77] 。将 MXene 引入涂层中，可以赋予复合涂层
超过 5000 个拉伸和释放循环的能力；在 76%~83%的 优异的电磁屏蔽性能。在引入 MXene 的过程中，可
应变范围内应变系数超过 8700。ZHANG 等 [73] 通过混 调整复合材料的制备方法，进而构筑具有均质、隔
合浇铸和冷冻干燥的方法制备出胶原纤维/MXene 复 离、多层等结构的复合材料。通过结构设计可以更