研究速覽

■?近日，華僑大學(xué)劉鵬舉副教授，在國際知名期刊Chemical Engineering Journal上發(fā)表題為“Recent Advances in Two-dimensional Ti3C2Tx MXene for Flame Retardant Polymer Materials”的綜述文章，首次總結(jié)了Ti3C2Tx MXene及其改性體系，在各種聚合物體系中的阻燃作用，對比分析了Ti3C2Tx MXene、共價/非共價改性以及協(xié)效共混體系的阻燃效率和阻燃機(jī)理，提供了利用表面改性、化學(xué)修飾、元素/結(jié)構(gòu)復(fù)配提高Ti3C2Tx MXene阻隔、催化效應(yīng)的策略。同時，展望了MXene阻燃體系在未來發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)和遠(yuǎn)景。

Part1

▉? 綜述摘要? ▉

■?MXenes作為二維納米材料家族的新成員，由于其類金屬導(dǎo)電性、多樣化表面化學(xué)性質(zhì)、溶液可加工性、致密多層結(jié)構(gòu)，在多個應(yīng)用領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大潛力，這些獨(dú)特性質(zhì)也使MXenes成為了一種優(yōu)異的納米填料制備高性能多功能聚合物復(fù)合材料。

■?近幾年，研究人員開始關(guān)注MXenes在各種材料中的阻燃作用，本文綜述了Ti3C2Tx MXene、功能化MXenes以及基于MXenes的協(xié)效體系在阻燃聚合物復(fù)合材料的最新研究進(jìn)展。我們聚焦了不同MXenes阻燃體系的改性策略、復(fù)配方式和阻燃效率，并討論了其在不同基材中的阻燃機(jī)理。此外，由于MXenes的獨(dú)有物化性質(zhì)，MXenes基阻燃復(fù)合材料表現(xiàn)出高性能、多功能性，如優(yōu)異的電磁屏蔽、導(dǎo)熱、電/光熱轉(zhuǎn)換性能，為MXenes阻燃材料在一些苛刻條件、高端領(lǐng)域贏得了更廣泛的應(yīng)用空間。最后，通過討論MXenes的固有缺陷和阻燃材料不斷提高的要求，給出了MXenes阻燃體系面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

Part2

▉? 綜述要點(diǎn)1? ▉

■?為進(jìn)一步提高M(jìn)Xenes的分散性、相容性和阻燃效果，研究者們采用了非共價鍵負(fù)載（包括氫鍵、靜電、離子鍵等物理作用）、共價修飾、協(xié)效復(fù)配等多種策略對其進(jìn)行功能化，構(gòu)建了一系列MXenes阻燃體系，在不同聚合物體系中發(fā)揮了抗熔滴、阻燃、抑煙作用，組分協(xié)效配伍促進(jìn)了MXenes納米片更好發(fā)揮阻隔和催化效應(yīng)。

▉? 綜述要點(diǎn)2? ▉

■?MXenes的阻燃性能源自于其高熱穩(wěn)定性、緊密堆積的片層結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的催化活性和靈活可調(diào)的化學(xué)性質(zhì)，基于研究者們對不同MXenes阻燃體系的研究，我們總結(jié)了MXenes的多元化阻燃機(jī)理。（1）阻隔效應(yīng)：MXenes納米片及其分解產(chǎn)物TiO2具有良好的物理阻隔作用，同時在基體中構(gòu)建“迷宮”，延長氣體擴(kuò)散路徑；（2）催化效應(yīng)：MXenes分解產(chǎn)物銳鈦礦TiO2具有優(yōu)異的催化活性，能促進(jìn)聚合物基體成炭，起到良好的催化成炭和抑煙效果；（3）耗氧和吸附效應(yīng)。

▉? 綜述要點(diǎn)3??▉

■?除阻隔、催化效應(yīng)外，MXenes還具有其他多個優(yōu)異的物化性質(zhì)，賦予了MXenes阻燃復(fù)合材料高性能、多功能，如同步增強(qiáng)增韌、吸收為主的電磁屏蔽、優(yōu)異的導(dǎo)熱性能、超高的光熱/電熱轉(zhuǎn)化效率，也為MXenes阻燃材料在一些苛刻條件、高端領(lǐng)域贏得了更廣泛的應(yīng)用空間。

Part3

▉? 研究總結(jié)? ▉

■?作者首次綜述了Ti3C2Tx MXene、功能化MXenes以及基于MXenes的復(fù)合體系在阻燃聚合物復(fù)合材料的最新研究進(jìn)展，重點(diǎn)闡述了不同MXene阻燃體系的阻燃效率和機(jī)理，為制備高性能多功能的MXenes阻燃復(fù)合材料提供了系統(tǒng)參考。自2019年首次報(bào)道MXenes的阻燃工作以來，阻燃MXenes體系備受關(guān)注，期待越來越多的研究者開發(fā)出更多高效的MXenes阻燃體系，推動MXenes在阻燃領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。