MXene研究意義

MXene這項技術突破的意義不僅在于縮短手機充電時間。該研究項目負責人高果其教授相信，MXene在現(xiàn)實生活中的應用還可擴展電動車上，推動此類車輛的普及。

從形態(tài)上來看，MXene就像是金屬氧化物中間被壓扁的水凝膠，它導電性能很強，完全可以替代電線中的銅和鋁，這樣一來離子移動時阻力會小很多。

MXene是材料科學中的一類二維無機化合物。這些材料由幾個原子層厚度的過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構成。它最初于2011年報道，由于MXene材料表面有羥基或末端氧，它們有著過渡金屬碳化物的金屬導電性。

通過HF蝕刻制備的合成的MXene具有類似手風琴形態(tài)，它們是多層MXene（ML-MXene），或少于5層時稱作薄層MXene（FL-MXene）。由于MXene的表面可以接上官能團，M_{n 1}X_nT_x（其中T為官能團，O、F、OH）可以按照通常的方式命名。

可以通過侵蝕MAX相來制備MXene，刻蝕液中通常含有氟離子，如氫氟酸（HF）、氟化氫銨（NH₄HF₂）或鹽酸（HCl）與氟化鋰（LiF）的混合物。例如，在HF水溶液中于室溫腐蝕Ti₃AlC₂，可以選擇性地清除A原子（Al），而碳化物層的表面產生了末端O、OH和（或）F原子。

Ti₄N₃是目前唯一報道已經(jīng)合成的MXene氮化物材料，和MXene碳化物材料有著不同的制備方法。為合成Ti₄N₃，MAX相的Ti₄AlN₃和共熔氟化物（氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀）需要經(jīng)過高溫處理。這種方法可以侵蝕鋁，留下多層的Ti₄N₃，再將其浸入四丁基氫氧化銨溶液中超聲，可以分為單層或薄層（few layers）。

MXene粘土是一種二維材料，可作為新一代電池和超級電容器。同時，該材料存儲電荷較大，即使重復充放電10000次也不會損失其蓄電能力。

美國德雷塞爾大學科學家使用粘土研制一種高導電薄膜，可作為手機電池。

它叫做“傳導性MXene粘土”，科學家發(fā)現(xiàn)該材料不僅具有金屬的傳導性，還能很容易地塑造成不同外型和尺寸。

德雷塞爾大學工程學院的專家負責設計這種粘土，他們指出，這項突破性研究有望替代制造工藝復雜、成本昂貴的鋰電池和超級電容器。

研究負責人尤里-格格斯蒂(Yury Gogotsi)教授稱，這種粘土材料的物理屬性以及工作性能，非常適合于能量存儲設備。同時，它具有高安全性，更適合作為電極使用。