德雷克塞尔大学的研究团队近日在《先进材料》期刊发表论文，介绍了一种制备一维MXene纳米卷轴的新方法。该团队在约十五年前发现了二维导电纳米材料MXene，本次研究则成功将其二维片层结构转化为管状的MXene纳米卷轴。这种材料直径仅为人类发丝的百分之一，并展现出优于其二维形态的导电特性，被认为在能量存储设备、生物传感器及可穿戴技术领域具有应用潜力。

论文通讯作者、德雷克塞尔大学工程学院的尤里·戈戈齐博士指出：“二维形态在许多应用中很重要。但在某些情况下，一维形态更具优势。”研究团队通过调控化学环境，诱导多层MXene前驱体薄片产生结构不对称性，进而释放晶格应变，使其自动剥离并卷曲形成管状结构。该方法已成功在六种不同MXene材料上实现，可批量制备约10克且形貌可控的MXene纳米卷轴。

MXene纳米卷轴因其独特的开放式管状结构，能有效促进离子和分子的传输。共同作者张腾博士解释：“二维薄片堆叠会限制离子在层间移动。而一维MXene纳米卷轴消除了这种纳米限域效应，为离子创建了快速传输的‘高速公路’。”这种特性有望提升电池、电容去离子膜等器件的性能。此外，MXene纳米卷轴的刚性结构和易接触的表面，也使其适用于制造高灵敏度生物传感器与气体传感器，以及兼具柔韧性与导电性的可穿戴复合材料。

研究还发现，可通过电场控制溶液中MXene纳米卷轴的排列方向，这有助于开发导电性更强、更耐用的功能纺织品涂层。团队在初步实验中观察到，碳化铌基的MXene纳米卷轴薄膜展现出超导行为的迹象。戈戈齐博士表示：“卷曲过程引入了独特的晶格应变和曲率，可能稳定了超导态。”张腾博士补充道：“现在，我们能在室温下将这类超导MXene加工成柔性薄膜或涂层，探索其在超导互连或量子传感器中的应用。”

出版详情：作者：张腾等，标题：《MXene卷轴的可扩展合成》，发表于：先进材料(2026)。期刊信息：先进材料