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技术前沿丨用于柔性电子器件的新型 PU/PEG-MXene 纳米复合材料

塞尔维亚 - 法国联合研究团队开发出一种含功能化 MXene 的聚氨酯纳米复合材料,该材料的热性能、机械性能与电性能均得到提升,适用于传感涂层及电磁干扰(EMI)屏蔽涂层等应用场景。

MXene - 聚合物复合材料兼具导电性与机械稳定性,已被广泛认为是柔性电子器件领域的潜力材料。在近期一项研究中,研究人员采用聚乙二醇(PEG)对碳化钛 MXene 进行功能化改性,随后将其掺入聚氨酯基体中。通过两步加聚法原位制备出该纳米复合材料,其软段含量范围为 30-60 wt%。

借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及 X 射线衍射(XRD)等表征手段,研究人员证实 MXene 颗粒已成功实现功能化改性,且层间距有所增大。所制备的 PU/PEG-MXene 纳米复合材料展现出显著提升的性能:玻璃化转变温度为 48-62°C,分解温度为 278-297°C;机械稳定性增强,杨氏模量达 8-84 MPa;表面特性也得到优化,表面粗糙度较低(11-87 nm),水接触角最高可达 109°。

软段含量 50% 时性能最优

研究发现,软段含量为 50 wt% 的纳米复合材料性能最为均衡。该材料兼具理想的热性能、机械性能与表面特性,成为柔性应变传感器、电磁干扰(EMI)屏蔽等应用场景的有力候选材料。研究人员强调了聚氨酯结构中增强的微相分离和更强的氢键作用。这些研究结果表明,PU/PEG-MXene 纳米复合材料有望成为先进电子器件领域的高性能功能涂层。


来源:Pe?i?, I. 等人,《原位制备聚氨酯/PEG-MXene纳米复合材料的合成与性能》,有机涂料进展203卷,109158 (2025年)。




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