Ti3C2Tx透明導(dǎo)電新應(yīng)用

  研究表明，單層Ti3C2Tx納米片在可見(jiàn)光區(qū)的透光率約為97%，且具有金屬導(dǎo)電性和親水性，能穩(wěn)定分散在水介質(zhì)中，因此有研究人員利用單層Ti3C2Tx納米片制備透明導(dǎo)電材料，并取得了突破性進(jìn)展。

  2023年2月7日，ACS Nano報(bào)道了研究人員通過(guò)刻蝕-剝離-梯度離心三步法研發(fā)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(dá)30μm，其分散液中幾乎不含有橫向尺寸為納米級(jí)的Ti3C2Tx碎片。之后研究人員通過(guò)剪切力誘導(dǎo)納米片取向排列制備出具有高度致密微結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電電極(TCE)，該薄膜擁有良好的機(jī)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(shù)量大量減少。因此在給定厚度下前者具有更高的電導(dǎo)率，其TCE電導(dǎo)率可達(dá)~20000 S/cm，同時(shí)在高透光率下無(wú)明顯滲流問(wèn)題。

  Advanced Functional Materials報(bào)道了研究者通過(guò)不斷優(yōu)化MXene的粒徑分布和狹縫涂布的適配參數(shù)，在室溫下研發(fā)了大面積均勻的高導(dǎo)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(yīng)。通過(guò)調(diào)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(dǎo)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(xù)的導(dǎo)電通路，避免了在高透光率下發(fā)生滲流現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了13 000 S/cm的平均電導(dǎo)率，在PET和玻璃基底上具有很強(qiáng)的附著力。

  2023年3月6日，Nano Energy報(bào)道了研究人員將Ti3C2Tx/ZnO結(jié)構(gòu)整合到具有集成特性(包括透明度和能效)的柔性光電探測(cè)器中，在ITO/PET襯底上的透明光電探測(cè)器(TPDs)可見(jiàn)光透過(guò)率高達(dá)68%。密度泛函理論計(jì)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(cè)器的熱光電電流，使得TPDs的響應(yīng)率為 0.34 A W -1，探測(cè)率為 1.4 × 10 13Jones?；赥PDs 超快的光響應(yīng)特性(8 μs)，其可以將加密光信號(hào)中的莫斯碼轉(zhuǎn)換為文本信息。

  單層Ti3C2Tx分散液未來(lái)是否會(huì)像石墨烯、碳納米管、金屬納米線一樣在透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱，我們充滿期待!