用纳米纤维增强的MXene/rGO复合气凝用于高性能压电阻传感器和全固态超级电容电极材料

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 二维 (2D) 纳米材料往往会重新堆积,从而限制了它们的应用.
• 从二维材料开发3D结构对于克服重叠问题至关重要.
• 导电性气凝需要强大的机械性能和高效的电荷传输.

研究的目的:

• 为了创建一个纳米纤维增强的MXene/减少氧化石墨烯 (rGO) 导电气凝.
• 为了提高气凝的机械性能和导电性.
• 探索其在高性能压电阻传感器和超级电容电极中的应用.

主要方法:

• 氧化石墨烯 (GO) 通过 pyrrole 和 in situ 复合物与 MXene 的水热还原.
• 使用MXene和rGO纳米板作为"块",聚烯作为"砂",纳米纤维作为"钢筋"进行结构增强.
• 共价和非共价结合用于强大的界面交叉链接.

主要成果:

• 在15.6kPa范围内实现了灵敏的压力制传感器,灵敏度高达20.80kPa-1.
• 传感器在5000次循环压缩中表现出稳定性,并具有监控人类运动的能力.
• 制造了一种全固态超级电容电极,其高面积特异电容量为274mF/cm2在1mA/cm2.

结论:

• 开发的MXene/rGO气凝具有卓越的机械强度和导电性.
• 气凝是先进的灵活电子设备的有希望的材料,包括传感器和能量存储.
• "-砂-钢筋"结构设计有效地防止纳米材料重叠,并提高性能.