一種功能性超薄MXene薄膜的界面組裝
一、文章概述
MXenes是一個突出的雙維材料家族，因為它們的金屬電導性和豐富的表面功能。雖然二烯作為大塊粒子得到了廣泛的研究或獨立薄膜、薄膜和光學、光電、傳感和其他應用所需要的透明薄膜。在這項研究中，作者給我們演示了一種通過界面組裝技術制造超薄薄膜(～10nm)、Ti3C2TxMXene薄膜的簡便方法。MXene薄片的自組裝行為導致了薄膜具有高堆疊順序和強平面粘附性，其中10nm厚度的最佳薄膜顯示出310Ω/□的低薄片電阻。利用表面張力，薄膜轉移到各種類型的平面和彎曲基底上。此外，多個薄膜從一批溶液中連續轉移到基底上，顯示了該材料的有效利用。當薄膜被用作氣體傳感通道時，觀察到高達320的信噪比。其中，由MXene的小薄片組裝而成的薄膜的氣體響應是由大的薄片組裝而成薄片的10倍。
二、圖文導讀
圖1.制造超�。{米級）MXene薄膜的界面自組裝示意圖。
圖2.Ti3C2的大面積（6×6cm2）傳輸到PET基底上的數字圖像。
在文中，作者提出層間距離小可能是兩個原因：第一，它可以源于高度有序的疊加和良好的平面粘附性，這是已知的可以減小層間間距二維層壓板；第二，MXene夾層中未溶解的乙酸乙酯分子在真空退火過程中可能比水蒸發更容易，允許在MXene層之間有比單層水更小的層間間距。為了進一步研究薄膜的堆積方向和均勻性，進行了原子力顯微鏡(AFM)測量。圖e顯示薄膜的區域，薄片均勻地堆疊，形成階梯形態。
圖3 .浮動MXene薄膜通過靜態轉移到圓柱形基底示意圖。
使用靜態轉移和動態轉移方法將MXene薄膜轉移到彎曲基板上的說明。為了進一步開發，設計了兩種不同的傳輸方法，即靜態轉換和動態傳輸。靜態轉移是一種典型的、直接的方法，表面的浮膜垂直轉移到基底上。在該轉移方法中，浮膜的精確面積部分對應于目標基板的面積。
圖4.Ti3C2Tx的高分辨率TEM圖像。
使用這種轉移方法，我們能夠將MXene薄膜轉移到各種不同的基底上。使用靜態轉移方法將Ti3C2薄膜轉移到平面基質上，如SiO2/Si晶片、玻璃、PET等。由于在這種方法轉移之前，薄片已經在水界面上組裝成薄膜，與傳統方法相比，基底的預處理并不重要，基底的性能（親水性、粗糙度等）在獲得均勻薄膜中發揮著重要作用。
圖5.用單批MXene溶液制備多個MXene薄膜的迭代工藝說明圖。
MXene薄膜從完全覆蓋的表面轉移到目標基底導致部分面積覆蓋的浮動MXene薄膜。然后，加入幾滴乙酸乙酯在未覆蓋區域，用新的MXene薄片恢復自組裝過程。在進一步的迭代中，沒有進一步添加鹽酸，以盡量減少MXene薄片的聚集。
三、全文總結
將組裝好的薄膜轉移到各種基底上，包括將曲率半徑降至1mm的曲面。同時還證明了該材料的高效利用，即按順序組裝多個MXene薄膜，并從單批溶液濃度為0.1mg/mL的MXene溶液中反復轉移多個MXene薄膜。這些薄膜進一步被用作氣體傳感器，以顯示其在薄膜器件中的出色性能。作者期望這種方法適用于Ti3C2以外的其他薄膜，并允許在復雜表面上制造薄膜用于各種應用。
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