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研究表明,單層Ti3C2Tx納米片在可見光區的透光率約為97%,且具有金屬導電性和親水性,能穩定分散在水介質中,因此有研究人員利用單層Ti3C2Tx納米片制備透明導電材料,并取得了突破性進展。
2023年2月7日,ACS Nano報道了研究人員通過刻蝕-剝離-梯度離心三步法研發了一種高單層比、大尺寸且粒徑分布窄的MXene分散液,Ti3C2Tx納米片平均尺寸為12.2μm,尺寸可達30μm,其分散液中幾乎不含有橫向尺寸為納米級的Ti3C2Tx碎片。之后研究人員通過剪切力誘導納米片取向排列制備出具有高度致密微結構的透明導電電極(TCE),該薄膜擁有良好的機械彎曲性能。此外,由大尺寸納米片組裝的薄膜與小尺寸相比,納米片間的晶界數量大量減少。因此在給定厚度下前者具有更高的電導率,其TCE電導率可達~20000 S/cm,同時在高透光率下無明顯滲流問題。
Advanced Functional Materials報道了研究者通過不斷優化MXene的粒徑分布和狹縫涂布的適配參數,在室溫下研發了大面積均勻的高導電薄膜,具有極低的表面粗糙度,從宏觀上展示了顯著的鏡面效應。通過調控狹縫涂布的加工條件、墨水濃度和基底類型,可獲得各種具有光電性能的透明導電薄膜。在T=93%下,納米片仍能相互緊密連接,并且致密堆疊排列在基底上形成連續的導電通路,避免了在高透光率下發生滲流現象,實現了13 000 S/cm的平均電導率,在PET和玻璃基底上具有很強的附著力。
2023年3月6日,Nano Energy報道了研究人員將Ti3C2Tx/ZnO結構整合到具有集成特性(包括透明度和能效)的柔性光電探測器中,在ITO/PET襯底上的透明光電探測器(TPDs)可見光透過率高達68%。密度泛函理論計算表明Ti3C2Tx功能層具有電荷傳輸通道,從而提高了Ti3C2Tx/Al2O3/ZnO/Ti3C2Tx/ITO/PET探測器的熱光電電流,使得TPDs的響應率為 0.34 A W -1,探測率為 1.4 × 10 13Jones。基于TPDs 超快的光響應特性(8 μs),其可以將加密光信號中的莫斯碼轉換為文本信息。
單層Ti3C2Tx分散液未來是否會像石墨烯、碳納米管、金屬納米線一樣在透明導電薄膜領域發光發熱,我們充滿期待!
