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    萬次彎曲后穩定性仍達98%的超高韌性石墨烯片!

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    由于對移動設備需求的不斷增加,特別是便攜式電氣設備和靈敏的能源存儲系統,柔性復原氧化石墨烯(rGO)薄片正被考慮用于此類使用。然而,樸實的rGO片的主要缺陷是機械性能和電導率差。為移動使用程序優化這些薄片的潛力還沒有徹底完成?,F在,增強石墨烯片的一種方法是引進不同的界面相互作用,如氫鍵、離子鍵、π-π橋接、共價鍵,組合不同的界面交互。一個要害的應戰是設計方法來一起進步柔性移動設備rGO片的機械性能和電導率。最近,新的二維(2D)資料,過渡金屬碳化物(Ti3C2Tx, MXenes),由于其高電導率、大比表面積、優異的電化學性能和杰出的強度而得到廣泛的研討。因而,具有表面終止基(Tx),例如OH、O和F的MXene納米薄片是功用化氧化石墨烯片晶的杰出候選資料。


    在這里,研討者演示了經過Ti-O-C共價鍵取得的聚甲基丙烯酸酯功用化和交聯的氧化石墨烯(GO)片晶。在基于挑選的片材制備過程中,MXene和氧化石墨烯之間的反響供給了異質片材連接。經過GO復原后,在相鄰rGO片晶之間經過共軛分子(1-氨基戊二烯(AP)-辛二酸二琥珀酰亞胺酯, AD)形成了π-π橋相互作用。至此,涉及Ti-O-C共價鍵和π-π橋接的協同界面交互作用發生在MXene-功用化石墨烯(MrGO-AD)片中。MrGO-AD顯示出超高的耐性(——42.7 MJ m-3)和12.0%的高損壞應變。與此一起,抗拉強度和導電性也得到了相應進步,最高可達——699.1 MPa和——1329.0 S cm-1。


    原位拉曼光譜和分子動力學模仿一起揭示了超高耐性是由于Ti-O-C共價鍵和π-π橋接之間的協同界面交互作用,以及堆疊的MXene納米片的滑動。此外,廣角和小角X射線散射(WAXS和SAXS)表明rGO片晶的取向和MrGO-AD片的致密性都得到了增強。使用MrGO-AD片拼裝的柔性超級電容器供給了約——13.0mWh cm-3的體積能量密度和出色的靈敏性,經17000次曲折至180°后,電容堅持率仍可達98%。

    綜上所述,在基于挑選的片材制作過程中,剝離的MXene與剝離的氧化石墨烯之間的反響,能夠制造出強度高、超強耐性的資料。由此,得到的MrGO-AD片開發出了高度靈敏的超級電容器,供給高容量儲能和高容量發電的組合。


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