Surface Tension-Driven Self-Planarization of MXene Liquid Crystalline Fiber for High-Performance Energy Storage

化学机械平面化 材料科学 表面张力 纤维 储能 表面能 纳米技术 复合材料 抛光 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Jin Goo Kim,Taeyeong Yun,Go Bong Choi,Chan Woo Lee,Gang San Lee,Jin Kim,Sang Ouk Kim
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (16): 16053-16063 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c03111
摘要

2D MXene-based liquid crystalline (LC) systems have emerged as promising precursors for constructing highly ordered functional materials, such as fibers, films, and aerogels via solution-based processing. In this study, we demonstrate surface tension-mediated self-planarization of MXene LC fibers by adjusting the solvent composition during wet-spinning, targeting improved electrochemical performance. Ethanol, a poor solvent for MXene, induced spontaneous parallel alignment of MXene platelets and facilitated densification into a ribbon-like geometry during coagulation. The resulting fibers featured a pore volume of 0.11 cm3 g–1 and an average pore diameter of 34 nm, enabling a volumetric capacitance of 1721.7 F cm–3 and an electrical conductivity of 9211.66 S cm–1. The mechanism underlying the self-planarization was investigated by using a range of solvents with varying physicochemical properties to identify key processing parameters. The MXene fibers were successfully implemented into LED-powered supercapacitor prototypes, demonstrating potential applicability for wearable energy applications.
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