Mineralized Collagen‐Inspired Strong and Stiff MXene Fibers Enabled by Multiscale Interfacial Reconstruction

材料科学 复合材料 纳米纤维 模数 极限抗拉强度 纳米片 刚度 MXenes公司 纤维 细菌纤维素 标度系数 比模量 纳米复合材料 碳化硅 纳米技术 工作(物理) 限制 降级(电信) 流离失所(心理学) 纳米尺度 变形(气象学) 滑脱 各向异性 压力(语言学) 电磁屏蔽 杨氏模量 氧化物
作者
Yuxiao Zhou,Yali Zhang,Yuheng Pang,Dongxu Geng,Junwei Gu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.78829
摘要

ABSTRACT Ti 3 C 2 T x MXene nanosheets are promising building blocks for load‐bearing functional fibers because of their high electrical conductivity, favorable mechanical properties, and abundant surface terminations. However, discontinuous, weakly coupled intersheet contacts hinder translating these nanosheet‐level advantages into macroscopic fibers. Inspired by the cooperative load‐bearing architecture of mineralized collagen, a multiscale interfacial reconstruction strategy is developed for continuously wet‐spun MXene fibers. Through Zn 2+ ‐mediated assembly and drawing, large and small MXene sheets and bacterial cellulose (BC) nanofibers are cooperatively organized into coupled homogeneous and heterogeneous interfaces, converting weak, discontinuous contacts into a stable load‐transfer architecture. Small MXene sheets form distributed connections, while BC nanofibers provide sustained constraints, dispersing stress across multiple contact regions and limiting sheet displacement during deformation. The resulting fibers achieve a Young's modulus of 54.2 GPa and a tensile strength of 506.3 MPa—ranking among the top‐performing combinations of stiffness and strength reported for MXene‐based fibers. The fibers also combine high conductivity (2827.7 S cm −1 ), a thickness‐normalized electromagnetic interference shielding effectiveness of 435 dB mm −1 , good stability under humid conditions, and a gauge factor of 140.7 for low‐strain sensing. This work provides a scalable interface strategy for achieving stable load transfer and high multifunctional performance in 2D nanosheet assemblies.
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