近期,中国科大苏州高等研究院仿生界面材料科学全国重点实验室程群峰教授课题组与周天柱特任研究员课题组合作,在国际期刊《Advanced Materials》上发表了综述文章“Defect-Elimination Strategies for Fabricating High-Strength and Highly Conductive MXene Fibers”。(Advanced Materials, 2026, 0, e14754)该文章系统梳理并深入讨论了近十年来在制备高强度、高导电性的MXene纤维过程中的缺陷消除策略,以及相关纤维在可穿戴电子纺织品中的多功能应用进展。同时,文章还对该领域未来可能面临的挑战及潜在解决思路进行了展望,为相关研究提供了有效指导。

高强高导电MXene纤维的缺陷消除策略及应用
高性能导电纤维作为可穿戴电子纺织品的重要组成单元,广泛应用于健康管理、人机交互、运动监测、能量存储与收集、热管理及电磁干扰(EMI)屏蔽等航空航天及日常生活中的多个领域。二维(2D)过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)纳米片因其卓越的力学、电学、电化学及光热转换性能,以及良好的溶液加工性,使其在制造高性能导电MXene纤维方面展现出极大的前景。然而,由于MXene纳米片组装成宏观纤维的过程中,界面相互作用弱、结构无序及纳米片褶皱等问题常常导致纤维内部产生孔隙缺陷,从而阻碍应力传递效率和电子传输,限制了宏观MXene纤维的整体性能。文章系统综述了近十年来基于MXene纳米片制备的高强度、高导电性MXene纤维的研究进展。首先,概述了MXene纳米片的结构及其性能优势,包括机械性能、导电性和电化学性能,这些特性对MXene纤维的性能表现具有重要影响。在此基础上,系统总结了不同组装结构的MXene纤维制备方法,并讨论了每种方法的优缺点及面临的挑战。进一步地,深入探讨了优化MXene纤维机械性能和导电性的缺陷消除策略,重点关注改善纳米片排列、强化界面相互作用和消除纤维内部孔隙的创新组装技术,这些都是构建高性能导电MXene纤维的关键因素。与此同时,文章还介绍了近年来高性能MXene纤维在传感器、能源存储与收集、人造肌肉、热管理、EMI屏蔽、导线及无线通信等柔性可穿戴纺织品领域的代表性多功能应用。最后,文章讨论了不同结构MXene纤维的优势以及所面临的关键问题和挑战,并提出通过界面设计和结构调控来制造高性能MXene纤维的潜在策略。综述为推动MXene纤维的研究及其实际应用提供了系统性的参考与有益指引。

MXene纤维机械强度和导电性能的演变时间线及其研究进展
中国科大苏州高等研究院的梁程为论文第一作者,通讯作者为中国科大苏州高等研究院程群峰教授和周天柱特任研究员,中国科大苏州高等研究院为论文第一单位。该工作得到中国科大苏州高等研究院和仿生界面材料科学全国重点实验室等平台的大力支持。该工作还得到了国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、科技部重点研发计划、苏州实验室开放课题基金、苏州市仿生界面科学重点实验室以及科学探索奖等项目的资助。
(苏州高等研究院、仿生界面材料科学全国重点实验室)