北京林业大学马明国教授Small：兼具加热温度可视化和热红外隐身性能的Ti₃C₂Tx/改性木屑复合纸

研究背景

Ti3C2Tx MXene具有高导电性、灵活性和可调节的表面化学性质，是一种极具应用前景的智能可穿戴材料。MXene也面临诸多挑战，例如层间相互作用弱、易氧化、自堆叠等。此外，对坚固、超薄、多功能、经济高效且环保的薄膜的需求日益显著，这些薄膜需要集成电磁屏蔽屏蔽、热管理、传感和红外隐形等功能。

据此，北京林业大学马明国教授团队通过简单的抽滤法制备了兼具加热温度可视化和热红外隐身性能的Ti3C2TX/改性木屑复合纸。复合纸还集成了电磁干扰屏蔽、电热/光热转换、传感等诸多性能。传统纳米纤维（纤维素纳米纤维、细菌纤维素和芳纶纳米纤维）制备存在高能耗和耗时长等不足，本研究采用来源广泛的轻木木屑经过简单化学处理，负载MXene后获得复合纸，制备方法简单，材料性能优异，为下一代轻型可穿戴热管理材料的应用提供了可能。

相关成果以“Robust and Multifunctional Ti3C2Tx/Modified Sawdust Composite Paper for Electromagnetic Interference Shielding and Wearable Thermal Management”为题发表在国际期刊Small。论文的第一作者为北京林业大学材料科学与技术学院博士研究生汪培林，通讯作者为北京林业大学马明国教授。该研究工作得到了中央高校优秀青年团队和硅基材料安徽省实验室开放基金的资助。

研究结论

通过简单化学处理，将废弃木屑转化为潜在有价值复合材料，制备了兼具加热温度可视化和热红外隐身性能的多功能 MXene 纳米复合纸。（1）复合纸的强度为23 MPa，电导率高达10,195 S·m-1，EMI屏蔽效能高达67.9 dB，超过了迄今为止报道的大多数生物质基MXene薄膜。（2）复合纸表现出优异的热管理性能，包括光热转换、电热转换，在4 V电压下焦耳加热温度为100 ℃，在1 kW·m-2太阳光下光热温度为66 ℃。（3）复合纸具有较低的红外发射率和显著的热红外隐身性能，可遮蔽人体温度和大幅降低辐射高温（150℃）。（4）基于复合纸的电子皮肤实现了焦耳加热温度可视化功能，对可穿戴设备的精准加热和人体活动进行实时监测。本研究为提高实用性和降低成本效益提供了有价值的策略，拓宽了生物质复合材料在智能可穿戴领域中的应用。

论文信息：

Pei-Lin Wang, Tian Mai, Wei Zhang, Meng-Yu Qi, Lei Chen, Qi Liu, Ming-Guo Ma.* Robust and Multifunctional Ti3C2Tx/Modified Sawdust Composite Paper for Electromagnetic Interference Shielding and Wearable Thermal Management. Small, 2023, 2304914.

原文链接

https://doi.org/10.1002/smll.202304914

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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