Учёные создали универсальный MXene-материал с высокой проводимостью

Обзор технологии синтеза амфифильного MXene путём реакции MXene с алкоксидами (этоксидом или феноксидом). Автор: Корейский институт науки и технологий (KIST)

Команда доктора Сон Джун Кима из Корейского института науки и технологий (KIST) разработала амфифильный MXene-материал с высокой проводимостью, который можно диспергировать в воде, полярных и неполярных органических растворителях. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.

Это достижение принципиально преодолевает ограничение совместимости с растворителями, которое мешало практическому использованию MXene. Технология может широко применяться в высокотехнологичных отраслях.

MXene — двумерный наноматериал с высокой электропроводностью, отличной диспергируемостью и превосходными характеристиками экранирования электромагнитных помех (EMI). Его можно использовать в аккумуляторах, датчиках, стелс-красках и EMI-экранирующих плёнках.

До сих пор MXene был в основном гидрофильным — хорошо диспергировался в воде, но плохо в органических растворителях. Это ограничивало его совместимость с промышленными процессами, такими как создание полимерных композитов и чернил.

(Слева) Обычный MXene диспергируется только в воде или этаноле с высоким индексом полярности. (Справа) Амфифильный MXene хорошо диспергируется от воды до толуола с низким индексом полярности. Автор: KIST

Исследователи впервые модифицировали поверхность MXene, добавив алкоксидные органические мономеры. Это придало материалу амфифильные свойства — способность диспергироваться как в воде, так и в органических растворителях.

Новый MXene демонстрирует лучшие покрывающие свойства и EMI-экранирование по сравнению с обычным. Чернила на его основе равномерно покрывают медные и алюминиевые подложки, полимерные субстраты (полиимид, PET) и даже тефлон.

(Слева) Обычный MXene создаёт неравномерное покрытие. (Справа) Амфифильный MXene обеспечивает равномерное покрытие. Автор: KIST

Материал сохраняет отличное EMI-экранирование (более 50 дБ) в диапазоне 28 ГГц (ключевая полоса для связи следующего поколения), блокируя 99,999% электромагнитных волн даже при толщине плёнки 0,01 мм.

Технология может применяться в EMI-экранах для беспилотников, электродных материалах для аккумуляторов и стелс-покрытиях. Доктор Ким отметил: «Этот результат доказывает, что MXene можно использовать не только в лабораториях, но и в промышленности».

Дополнительная информация: Seongeun Lee et al, Covalent Surface Modification of Hydrophobic Alkoxides on Ti3C2Tx MXene Nanosheets Toward Amphiphilic and Electrically Conductive Inks, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202502440