材料科学突破 - 美国德雷塞尔大学研究团队成功制备了二维导电纳米材料MXene的一维“近亲”——MXene纳米卷轴 并首次实现对其形貌和化学结构的精准调控[1] - 新型一维MXene纳米卷轴的厚度仅为人类头发丝的百分之一[2] - 团队在6种不同类型的MXene上验证了制备方法 包括两种碳化钛、碳化铌、碳化钒、碳化钽以及碳氮化钛 并成功稳定地制备出总量达10克的纳米卷轴[2] 结构优势与应用潜力 - 一维纳米卷轴的中空管状几何结构有效消除了二维片层堆叠时的“束缚效应” 为离子和分子迁移提供了更为通畅的路径 如同开辟了“高速公路”[1] - 由于其开放中空的几何形态 分子和离子可更容易接触材料表面 有助于提升生物传感和气体传感的灵敏度[2] - 纳米卷轴兼具较高刚性和导电性 可在可穿戴电子设备中同时发挥力学增强和导电网络支撑作用[2] - 该材料有望在储能器件、生物传感器及可穿戴电子设备等方面展现应用潜力[1] 制备方法与新特性 - 制备方法以多层MXene片层为前驱体 通过精确控制水参与的化学反应来调节材料表面化学状态 引发结构不对称和晶格应变 最终驱动MXene层自发卷曲形成稳定的纳米卷轴结构[1] - 研究团队在碳化铌MXene纳米卷轴中观察到超导行为的初步迹象 卷曲过程中引入的晶格应变和一维连续结构可能为超导态的稳定提供了条件[2]