材料技术突破 - 美国研究团队成功制备并首次实现对一维MXene纳米卷轴的形貌和化学结构精准调控 [1] - 该新型一维导电纳米材料有望在储能器件、生物传感器及可穿戴电子设备等领域展现应用潜力 [1] 结构优势与性能提升 - 一维MXene纳米卷轴通过将片层卷曲成中空管状结构，有效消除了二维材料堆叠时的狭窄通道，为离子和分子传输开辟了“高速公路”，提升了传输效率 [1] - 纳米卷轴的厚度仅为人类头发丝的百分之一，具有开放中空的几何形态，使分子和离子更易接触材料表面，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] 制备工艺与可扩展性 - 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表面化学状态，引发结构不对称和晶格应变，驱动其自发卷曲形成稳定的纳米卷轴 [1] - 该方法已在6种不同类型的MXene上得到验证，包括两种碳化钛、碳化铌、碳化钒、碳化钽以及碳氮化钛 [2] - 团队成功、稳定地制备出总量达10克的纳米卷轴，同时实现了对其化学组成和物理结构的可控调节 [2] 潜在的新特性发现 - 研究团队在碳化铌MXene纳米卷轴中观察到了超导行为的初步迹象，此前这类材料的超导性仅在压制成型的颗粒或粉末中出现 [2] - 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，具体机制仍有待研究 [2]