二维碳化物和氮化物（称为MXene）由于其优异的电学、热学和光学性能，在水处理涂层中具有广阔的应用前景。然而，将亲水性的MXene纳米片沉积在惰性或疏水性的聚合物表面需要等离子体处理或化学改性。本研究展示了一种通用的盐辅助组装方法，该方法能在各种聚合物上产生超薄、均匀的MXene涂层，且具有出色的机械稳定性和可洗涤性，包括用于极端温度环境的高性能聚合物。TiCTx胶体悬浮液中的盐减少了表面电荷，使静电疏水化的MXene能够沉积在聚合物上。本研究使用了一系列盐来优化组装动力学和涂层形貌。在°C的聚醚醚酮（PEEK）基板上，nm的MXene涂层可使辐射温度降低约0°C，而在凯夫拉织物上的涂层则能在极端条件下（包括外太空和极地地区）提供舒适性。
 
       MXene作为一种新型的二维导电材料，在过去十年中迅速发展。研究表明，MXene纳米片薄膜具有出色的热性能，包括在中红外光谱范围内具有从非常低到非常高的广泛发射率，以及面外方向上的低热导率。因此，MXene纳米片薄膜可以在亚微米厚度下提供热屏蔽或绝缘，其重量远小于传统绝缘材料，并能在高温下工作。结合其超薄厚度、单位面积可忽略不计的重量和高柔韧性，MXene涂层在可穿戴设备或航空航天应用中提供了前所未有的热管理水平，其中低重量的热保护至关重要。
 

说明
‌材料特性‌：
· Na-Ti₃C₂Tₓ指钠离子插层的MXene材料
· 132nm厚度对应约200个单层MXene纳米片的堆叠

‌性能指标‌：
· 20,500 S·cm⁻¹的电导率接近块体金属水平
· 厚度偏差±40nm反映组装过程的均匀性控制
‌应用展示‌：
图c展示在PET、PC等6种聚合物基板的普适性
图d证明该方法可扩展至300cm²的大面积基材
 

‌a‌ 0.01 mol·L⁻¹和3 mol·L⁻¹ NaCl溶液在Na-Ti₃C₂Tₓ表面的接触角（CA）测量（左：实验结果；右：MD模拟结果）。比例尺：100 μm。
‌b‌ 分子动力学模型示意图（红色：O；蓝色：Na⁺；绿色：Cl⁻；黄色：Ti；黑色：C；青色：PDMS）。
‌c‌ 纯水和3 mol·L⁻¹ NaCl环境中，MXene-PDMS（第一次组装）和MXene-MXene（第二次组装）过程的系统势能变化。误差棒表示基于分子动力学模拟运行最后3/4时段能量输出的标准差计算值。
‌d‌ MXene纳米片在四种典型间隙距离下的双电层（EDL）演化曲线，分别显示3 mol·L⁻¹ NaCl溶液中水分子（上）、Na⁺离子（中）和Cl⁻离子（下）的摩尔密度分布。Z坐标以各间隙距离下纳米片中心为原点。顶部面板中的MXene模型标示了用于评估纳米片内部双电层特性的界面位置。
说明
‌图a接触角分析‌：
实验与模拟结果的对比验证了盐浓度对润湿性的影响
3 mol·L⁻¹高盐溶液导致接触角显著降低（约15°变化）
‌图c势能变化‌：
盐环境使MXene-PDMS结合能降低约30%
第二次组装势垒降低证实盐离子的屏蔽效应
‌图d双电层特性‌：
间隙距离从2nm到0.5nm的梯度分析
Na⁺在界面1nm处出现浓度峰值（达5.2 mol·L⁻¹）
 

图3 | 阴阳离子对盐辅助组装的影响

说明

‌图a离子选择范围‌：
覆盖碱金属（Na⁺、K⁺）、碱土金属（Mg²⁺）及卤素离子（Cl⁻、Br⁻）
通过元素周期表色块标注可兼容离子（如Na⁺/K⁺区域标为绿色）
‌图b涂层形貌‌：
实物照片显示NaCl、KCl等盐溶液所得涂层的均匀性差异
5mm比例尺表明样品尺寸适用于宏观性能测试
‌图c-d性能数据‌：
厚度变化范围：80-150 nm（与图1的132±40 nm形成对比）
薄层电阻最低达15 Ω/sq（对应电导率约18,000 S/cm）
 
 

说明

创新点总结

1. 方法创新：通用盐辅助组装(SAA)技术

2. 机理创新：盐诱导沉积的分子机制

3. 材料创新：高性能聚合物基板应用

4. 应用创新：新型热管理解决方案

5. 工艺创新：规模化生产潜力