MAX相材料：具有金屬的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能

MAX相材料是由三種元素組成的天然層狀碳氮化物無(wú)機(jī)非金屬類材料, 其具有金屬的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能, 也具備結(jié)構(gòu)陶瓷的高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等苛刻環(huán)境服役能力。MAX相材料在高溫潤(rùn)滑、耐氧化涂層、事故容錯(cuò)核材料、自修復(fù)復(fù)合材料和能源材料等領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注, 國(guó)內(nèi)外材料學(xué)家正積極開(kāi)展大量的探索研究。我國(guó)在MAX相結(jié)構(gòu)材料和MXene能源材料領(lǐng)域均取得了顯著的成績(jī), 隨著合成技術(shù)的發(fā)展和多學(xué)科交叉的深入探索, 目前已經(jīng)有越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)材料研究團(tuán)隊(duì)投身此類新穎材料的研究。

1. CMCs和MAX相復(fù)合：空天飛行器的保護(hù)傘 連續(xù)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料(CMCs)因其優(yōu)異的性能在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、空天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)、核能電站等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。將MAX相引入CMCs后，在強(qiáng)韌化與抗輻照/抗燒蝕/電磁屏蔽效能的協(xié)同提高、滿足多功能一體化CMCs的應(yīng)用需求方面取得了那些進(jìn)展，西北工業(yè)大學(xué)范曉孟教授對(duì)此作了綜述。該文介紹了MAX相作為CMCs界面相和基體相的作用, 闡述了其設(shè)計(jì)方法和作用機(jī)理, 并展望了應(yīng)用前景。

DOI:10.15541/jim20190400 引用本文：DANG Xiao-Lin, FANXiao-Meng, YIN Xiao-Wei, MA Yu-Zhao, MA Xiao-Kang. Research Progress on Multi-functional Integration MAX Phases Modified Continuous Fiber-reinforced Ceramic Matrix Composites [J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1):29-34.

2. 含鈦MXene：最小最輕最有料 作為厚度最小和最輕的含鈦MXene材料, Ti2CO2具有間接半導(dǎo)體特性，但其電學(xué)性能能否調(diào)控、如何調(diào)控尚需深入探索。中科院上海應(yīng)物所懷平研究員等，探討了外加電場(chǎng)、外加應(yīng)力和電荷態(tài)等條件對(duì)Ti2CO2電學(xué)性能的調(diào)控。他們發(fā)現(xiàn)，無(wú)缺陷Ti2CO2原胞的帶隙隨著外加電場(chǎng)的增強(qiáng)而變小, 在Ti2CO2體系中, 碳空位較易形成。研究還發(fā)現(xiàn)拉伸應(yīng)力可以改變含碳空位體系的導(dǎo)電能力, 費(fèi)米能級(jí)附近的能帶隨著拉伸應(yīng)力的增大而逐漸平滑。

DOI:10.15541/jim20190278 引用本文：WANG Chang-Ying, LUYu-Chang, REN Cui-Lan, WANG Gang, HUAI Ping. Theoretical Studies on the Modulation of the Electronic Property of Ti2CO2 by Electric Field, Strain and Charge States[J]. Journal of Inorganic Materials,2020, 35(1): 73-78.

3. 永磁材料：先來(lái)算算鐵氧體的電子結(jié)構(gòu) 鐵氧體是一類重要的永磁材料, 其原材料豐富、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低, 廣受工業(yè)界青睞。鍶鐵氧體是鐵氧體的一種，重量輕，但與含稀土金屬的磁性材料相比, 其結(jié)構(gòu)和矯頑力仍需進(jìn)一步提高。中科院寧波材料技術(shù)與工程所都時(shí)禹研究員探討了鍶鐵氧體及其錳摻雜體系的穩(wěn)定構(gòu)型及其磁結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)，鍶鐵氧體為亞鐵磁性，通過(guò)比較GGA和GGA+U計(jì)算方法, 發(fā)現(xiàn)U值的選取對(duì)體系的電子結(jié)構(gòu)和原子磁矩有顯著影響，從而為實(shí)驗(yàn)制備高性能永磁材料提供了理論指導(dǎo)。

DOI:10.15541/jim20190003 引用本文：WANG Zhong, ZHAXian-Hu, WU Ze, HUANG Qing, DU Shi-Yu. First-principles Study on Electronic and Magnetic Properties of Mn-doped Strontium Ferrite SrFe12O19 [J].Journal of Inorganic Materials, 2019, 34(10): 1047-1054.

4. CsPbX3納米晶：我是發(fā)光小能手 全無(wú)機(jī)鈣鈦礦(CsPbX3)納米晶因其出色的光電特性在光電子器件領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用, 然而穩(wěn)定性依然是制約其發(fā)展的瓶頸。南京理工大學(xué)曾海波教授采用全固態(tài)反應(yīng), 通過(guò)對(duì)球磨參數(shù)以及反應(yīng)物配比等多種條件的調(diào)控研究, 實(shí)現(xiàn)了在空氣中可穩(wěn)定放置60 d以上的BN/CsPbX3復(fù)合納米晶熒光粉, 并進(jìn)一步將其直接應(yīng)用于白光LED照明,獲得了出色、穩(wěn)定的發(fā)光性能。

DOI:10.15541/jim20180207 引用本文：DONG Yu-Hui, ZENGShu-Yu, HAN Bo-Ning, XUE Jie, SONG Ji-Zhong, ZENG Hai-Bo. BN/CsPbX3 Composite Nanocrystals: Synthesis and Applications in White LED[J]. Journal ofInorganic Materials, 2019, 34(1): 72-78.

5. ZrC/Cr2AlC復(fù)合材料：擁有自愈合能力的陶瓷 Cr2AlC是MAX相家族中具有代表性的三元層狀碳化物，兼具金屬和陶瓷的特性, 有導(dǎo)電、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)異性能。但其Cr2AlC的綜合性能尚待進(jìn)一步提高。北京交通大學(xué)李世波課題組以ZrC作為增強(qiáng)相, 利用熱壓燒結(jié)技術(shù)制備了ZrC/Cr2AlC復(fù)合材料, 探討了增強(qiáng)相含量(10vol%~20vol%)對(duì)材料力學(xué)性能的影響及其機(jī)理，為拓寬Cr2AlC材料的應(yīng)用方向奠定了基礎(chǔ)。

DOI:10.15541/jim20190143 引用本文：XU Wei-Min, LIShi-Bo, HU Shu-Jun, JIANG Ji-Peng, YU Wen-Bo, ZHOU Yang. Fabrication and Mechanical Property of ZrC/Cr2AlC Composites[J]. Journal ofInorganic Materials, 2020, 35(1): 61-64.

6. 同步氨化/碳化法：一同步就成功的新方法 MXene是一種新型二維過(guò)渡金屬碳/氮化物，電化學(xué)性能優(yōu)異。作為贗電容型超級(jí)電容器電極材料，其性能仍有提高的空間。中科院金屬所王曉輝研究員嘗試用同步氨化/碳化制備MXene平面多孔電極。作者發(fā)現(xiàn)，在不使用高分子粘合劑和金屬集流體的情況下, 同步氨化/碳化法制備出的MXene/C平面多孔復(fù)合電極表現(xiàn)出更為優(yōu)良的電化學(xué)性能。

DOI: 10.15541/jim20190298 引用本文：ZHANG Tian-Yu, CUICong, CHENG Ren-Fei, HU Min-Min, WANG Xiao-Hui. Fabrication of Planar PorousMXene/Carbon Composite Electrodes by Simultaneous Ammonization/Carbonization[J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1):112-118.

7. 核殼結(jié)構(gòu)：電池設(shè)計(jì)新思路 錳基氧化物是一類非常有潛力的水系鋅離子電池正極材料, 但其在充放電循環(huán)過(guò)程中面臨結(jié)構(gòu)坍塌而導(dǎo)致容量快速衰減的問(wèn)題。華中科技大學(xué)胡先羅團(tuán)隊(duì)結(jié)合微波水熱法和原子層沉積法在碳布上構(gòu)筑了具有核殼結(jié)構(gòu)的Mn3O4@ZnO納米片陣列, ZnO包覆層可以有效維持Mn3O4的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性, 并且避免其與電解液直接接觸而被腐蝕溶解, 從而改善材料的儲(chǔ)鋅電化學(xué)性能。這種核殼狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為發(fā)展高性能水系鋅離子電池錳基氧化物正極材料提供了一種有效的思路。

DOI: 10.15541/jim20190277 引用本文：LI Meng-Xia, LU Yue,WANG Li-Bin, HU Xian-Luo. Controlled Synthesis of Core-shell Structured Mn3O4@ZnO Nanosheet Arrays for Aqueous Zinc-ion Batteries[J]. Journal ofInorganic Materials, 2020, 35(1): 86-92.

8. 石墨烯基濕度傳感器：您的呼吸正常嗎？來(lái)，測(cè)一下！ 人們總是喜歡高性能、低成本、便攜式的電子產(chǎn)品，但目前市場(chǎng)上尚沒(méi)有一種此類濕度傳感設(shè)備。浙江工業(yè)大學(xué)葉長(zhǎng)輝教授利用氧化石墨烯材料自發(fā)極化后對(duì)濕度敏感的特性, 通過(guò)噴墨打印方法制備了一種可以自供能的平面型濕度傳感器。制備的濕度傳感器具有制作簡(jiǎn)單、成本低、不易受人體行動(dòng)及外界環(huán)境干擾等優(yōu)點(diǎn), 適用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)呼吸頻率和呼吸模式。

DOI:10.15541/jim20180164 引用本文：WANG Gui-Xin, PEI Zhi-Bin,YE Chang-Hui. Inkjet-printing and Performance Investigation of Self-powered Flexible Graphene Oxide Humidity Sensors[J]. Journal of Inorganic Materials,2019, 34(1): 114-120.

9. 形貌對(duì)電化學(xué)性能的影響：扁的好還是圓的好？ MXene 電荷響應(yīng)速度快, 具有贗電容特征和循環(huán)性能穩(wěn)定性。但因其較大的表面能, 片層之間容易堆疊，不能充分發(fā)揮其層間儲(chǔ)能作用。陜西科技大學(xué)朱建鋒教授課題組以聚多巴胺修飾的Ti3C2Tx為基體, 高錳酸鉀為錳源, 采用液相共沉淀法及水熱法, 制備出四種不同形貌的Ti3C2Tx@MnO2復(fù)合材料。他們發(fā)現(xiàn)，納米線狀MnO2復(fù)合改性的Ti3C2Tx比表面積最大、電荷轉(zhuǎn)移阻抗最小且循環(huán)穩(wěn)定性最優(yōu)。

DOI:10.15541/jim20190309 引用本文：LI Xue-Lin, ZHUJian-Feng, JIAO Yu-Hong, HUANG Jia-Xuan, ZHAO Qian-Nan. Manganese Dioxide Morphology on Electrochemical Performance of Ti3C2Tx@MnO2 Composites[J]. Journal of Inorganic Materials, 2020, 35(1): 119-125.

10. 形貌對(duì)光學(xué)性能的影響：要好看還是要實(shí)用？ 鈣鈦礦相SrTiO3在太陽(yáng)能電池、光催化、燃料電池, 超導(dǎo)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用, 但這些應(yīng)用均與其晶體質(zhì)量、形貌、暴露晶面和光學(xué)吸收等特性息息相關(guān)。但這些因素之間如何相關(guān)還有待深入揭示。中科院金屬所劉寶丹通過(guò)微弧氧化-水熱兩步法原位制備了兩種典型形貌的SrTiO3納米晶。發(fā)現(xiàn) SrTiO3立方塊和Sr1-δTiO3納米片均為結(jié)晶質(zhì)量良好的單晶體, Sr1-δTiO3納米片相對(duì)于SrTiO3立方塊, 具有明顯的尺寸效應(yīng)誘導(dǎo)的光學(xué)吸收藍(lán)移特性。基于此，他們提出了SrTiO3的原位生長(zhǎng)及形貌演變機(jī)制。

DOI:10.15541/jim20180255 引用本文：LIU Xiao-Yuan, LIUBao-Dan, JIANG Ya-Nan, WANG Ke, ZHOU Yang, YANG Bing, ZHANG Xing-Lai, JIANGXin. In-situ Synthesis of PerovskiteSrTiO3 Nanostructures with Modified Morphology and Tunable OpticalAbsorption Property[J]. Journal of Inorganic Materials, 2019, 34(1): 65-71.

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責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：《無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)》：給我一張?jiān)刂芷诒?，還您一個(gè)MAX/MXene新世界(之三)

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