碳化鈦MXene基透明導電電極在柔性智能窗中的應用
一、文章概述
在透明和柔性器件中使用的各種材料中，MXenes作為這一類全新的候選產品正在引起關注。ti3c2TxMXene作為一種二維材料具有特殊的性能，使其成為一種在不同領域具有廣泛應用的潛在材料。由于其高導電率，可用于透明導電電極(TCEs)。在本研究中，用50°C高濃縮酸蝕刻的MXenes旋轉涂在聚對苯二甲酸對二醇酯(PET)薄膜上，并在170°C的中等溫度下退火。退火處理顯著改善了MXene與PET的粘附性。這些tce表現出～424Ω/sq的片狀抗性。～的透過率為87%。研究了mxene涂層PET薄膜抗氧化的老化穩定性，發現這段時間的抗性變化為30%。柔韌性試驗顯示，在第1000次循環時，彎曲電阻變化較低（～1.5%），在1000次循環后，在彎曲半徑為～3.9mm時，其累積電阻變化為～20%。這些透明、柔性和導電電極被用于制造基于聚合物分散液晶(PDLC)的柔性智能窗。通過固化夾在MXene電極之間的PDLC混合物制造的智能窗口在ON/OFF狀態下也是靈活的。基于mxene的柔性智能窗在OFF狀態下具有良好的不透明度，在ON狀態下具有高透明度，在60V時顯示低閾值電壓<10V，高透過率～80%。柔性智能窗即使在～彎曲半徑4mm下也能正常工作。
二、圖文導讀
圖1.(a)分離的MXene薄片的FESEM圖像。(b)脫落的MXene薄片的AFM圖像和(c)相應的線輪廓。(d)照片圖像顯示了透明的mxene涂層的PET薄膜。(e)FESEM圖像和(f)相應的放大圖像顯示了PET文件上MXene的補丁狀態。(g)光學顯微圖像顯示了MXenes在PET上的隨機分布狀態。橫斷面FESEM圖像顯示涂層的MXenes在100°C下退火(h)，(i)退火為170°C。
圖2.(a)MAX相和蝕刻的MXene的XRD光譜。(b)蝕刻的MXene的拉曼光譜。(c)蝕刻的MXene和MAX相的吸附解吸(BET)曲線。(d)在100和170°C下處理的mxene涂層PET薄膜的紫外−與光譜。
圖3.(a)有無熱處理重復膠帶剝離的電阻變化。在(b)未處理和(c)170°C退火的情況下，每次剝離后的紫外−與透射率光譜。(d)相對電阻在第1和第1000個彎曲周期中的變化。(e)相對電阻的變化被繪制為彎曲和釋放過程中應變的函數。(f)為了顯示疲勞行為，我們測量了相對阻力（R/R0）作為彎曲循環的函數。
圖4.(a)采用棒形涂層方法制備基于mxene的PDLCs示意圖。(b)PDLC在OFF中是不透明的。(c)在60V時，它在ON狀態下變得透明。當它彎曲時，在(d)OFF和(e)ON狀態下確認了適當的開關行為。
圖5.(a)測量了不同電壓下mxene基pdlc的紫外−可見透過光譜。(b)在550nm處繪制了電壓與透光率的曲線。(c)開關響應行為作為時間的函數記錄。在XYZ翻譯器的幫助下，彎曲測試在(d)OFF和(e)ON狀態下進行。(f)基于mxene的PDLCs的開關機制。
三、全文總結
本研究在PET襯底上制備了基于ti3c2Txmxene的透明、柔性和導電電極，通過添加LCs和NOA65單體，提出了其在柔性智能窗口中的應用。MXene涂層的PET薄膜，用MXene用高濃縮酸蝕刻制備，在28天的環境條件下具有較高的氧化穩定性。與未經處理的薄膜相比，在170°C下退火的自旋涂層MXene薄膜具有靈活、堅固和穩定的穩定性。該MXene薄膜的透光率為～87%，片阻為～424Ω/sq。具有可靠性。在彎曲半徑為3.9mm的彎曲應變為0.017時，MXene薄膜的彎曲顯示<電阻變化為1.5%。1000個彎曲循環后，電阻變化增加到～20%，表明抗疲勞性能良好，第1000周期的相對阻力變化為～1.5%，僅比第一個彎曲循環的相對阻力變化（～1.2%）高0.3%。夾在mxene之間的LC和單體混合物，在紫外光照下固化制備PDLCs。這些智能窗口具有閾值電壓<10V和飽和電壓～50V，即使在彎曲半徑～4mm時也是靈活的。因此，雖然基于mxene的PDLCs的光電性能與基于ito的PDLCs相當，但其力學性能優于此。本研究為基于mxene的TCEs在各種應用中作為經濟有效的易于制造的替代品開辟了新的視野。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsami.1c12100
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