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Bath Electrospinning of Continuous and Scalable Multifunctional MXene-Infiltrated Nanoyarns.
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-06-05 , DOI: 10.1002/smll.202002158 Ariana Levitt 1, 2 , Shayan Seyedin 3 , Jizhen Zhang 4 , Xuehang Wang 1 , Joselito M Razal 4 , Genevieve Dion 2 , Yury Gogotsi 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-06-05 , DOI: 10.1002/smll.202002158 Ariana Levitt 1, 2 , Shayan Seyedin 3 , Jizhen Zhang 4 , Xuehang Wang 1 , Joselito M Razal 4 , Genevieve Dion 2 , Yury Gogotsi 1
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Electroactive yarns that are stretchable are desired for many electronic textile applications, including energy storage, soft robotics, and sensing. However, using current methods to produce these yarns, achieving high loadings of electroactive materials and simultaneously demonstrating stretchability is a critical challenge. Here, a one‐step bath electrospinning technique is developed to effectively capture Ti3C2Tx MXene flakes throughout continuous nylon and polyurethane (PU) nanofiber yarns (nanoyarns). With up to ≈90 wt% MXene loading, the resulting MXene/nylon nanoyarns demonstrate high electrical conductivity (up to 1195 S cm−1). By varying the flake size and MXene concentration, nanoyarns achieve stretchability of up to 43% (MXene/nylon) and 263% (MXene/PU). MXene/nylon nanoyarn electrodes offer high specific capacitance in saturated LiClO4 electrolyte (440 F cm−3 at 5 mV s−1), with a wide voltage window of 1.25 V and high rate capability (72% between 5 and 500 mV s−1). As strain sensors, MXene/PU yarns demonstrate a wide sensing range (60% under cyclic stretching), high sensitivity (gauge factor of ≈17 in the range of 20–50% strain), and low drift. Utilizing the stretchability of polymer nanofibers and the electrical and electrochemical properties of MXene, MXene‐based nanoyarns demonstrate potential in a wide range of applications, including stretchable electronics and body movement monitoring.
中文翻译：
连续和可扩展的多功能MXene渗透纳米纱的浴电纺丝。
可拉伸的电活性纱线是许多电子纺织应用所需要的，包括能量存储，软机器人和传感。然而，使用当前的方法生产这些纱线，实现高电活性材料的负载并同时表现出可拉伸性是一个关键的挑战。在这里，开发了一种一步浴电纺技术，可有效捕获整个连续尼龙和聚氨酯（PU）纳米纤维纱（nanoyarns）中的Ti 3 C 2 T x MXene薄片。MXene含量高达≈90wt％时，所得MXene /尼龙纳米纱显示出高电导率（高达1195 S cm -1）。通过改变薄片尺寸和MXene浓度，纳米纱线可实现高达43％（MXene /尼龙）和263％（MXene / PU）的拉伸性。MXene /尼龙纳米纱线电极在饱和LiClO 4电解质（在5 mV s -1时为440 F cm -3）中提供高比电容，具有1.25 V的宽电压范围和高倍率能力（5到500 mV s之间为72％）- 1个）。作为应变传感器，MXene / PU纱线具有宽广的感测范围（在循环拉伸下为60％），高灵敏度（应变系数在20％至50％范围内为≈17）和低漂移。利用聚合物纳米纤维的可拉伸性以及MXene的电和电化学特性，基于MXene的纳米纱线在包括可拉伸电子学和人体运动监测在内的广泛应用中显示出潜力。
更新日期：2020-07-02
中文翻译：
连续和可扩展的多功能MXene渗透纳米纱的浴电纺丝。
可拉伸的电活性纱线是许多电子纺织应用所需要的，包括能量存储，软机器人和传感。然而，使用当前的方法生产这些纱线，实现高电活性材料的负载并同时表现出可拉伸性是一个关键的挑战。在这里，开发了一种一步浴电纺技术，可有效捕获整个连续尼龙和聚氨酯（PU）纳米纤维纱（nanoyarns）中的Ti 3 C 2 T x MXene薄片。MXene含量高达≈90wt％时，所得MXene /尼龙纳米纱显示出高电导率（高达1195 S cm -1）。通过改变薄片尺寸和MXene浓度，纳米纱线可实现高达43％（MXene /尼龙）和263％（MXene / PU）的拉伸性。MXene /尼龙纳米纱线电极在饱和LiClO 4电解质（在5 mV s -1时为440 F cm -3）中提供高比电容，具有1.25 V的宽电压范围和高倍率能力（5到500 mV s之间为72％）- 1个）。作为应变传感器，MXene / PU纱线具有宽广的感测范围（在循环拉伸下为60％），高灵敏度（应变系数在20％至50％范围内为≈17）和低漂移。利用聚合物纳米纤维的可拉伸性以及MXene的电和电化学特性，基于MXene的纳米纱线在包括可拉伸电子学和人体运动监测在内的广泛应用中显示出潜力。
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