DOI: 10.1007/s40820-022-00853-1

尽管导电亲水性MXene片材有望用于多功能纤维和电子纺织品中，但由于MXene片材的高刚性和片间相互作用不足，同时提高MXene纤维的导电性和力学性能仍然是一个挑战。在此，研究者展示了一种核壳湿法纺丝技术，用于制造高导电、超韧、超强且环境稳定的Ti3C2Tx MXene基核壳纤维，其中以导电MXene为核，以坚韧的芳纶纳米纤维（ANF）为壳。高度取向和低缺陷结构赋予了ANF@MXene核壳纤维 约 48.1MJ/m3的超强韧性、 约 502.9MPa的高强度和约 3.0 × 105S/m的高电导率。超韧且导电的ANF@MXene纤维可织成纺织品，在低至213μm的厚度下表现出83.4dB的出色电磁干扰（EMI）屏蔽效率。重要的是，ANF壳层的保护作用使纤维在动态拉伸和弯曲下具有良好的循环稳定性，出色的耐酸、碱、海水、低温和高温以及防火性能。纤维的抗氧化性可通过其保持较好的EMI屏蔽性能来证明。总体而言，多功能核壳纤维在EMI屏蔽纺织品、可穿戴电子产品和航空航天领域具有很大的应用前景。

图1.a）示意图显示了通过同轴湿法纺丝制备核壳ANF@M纤维、片材取向的演变以及MXene片材与铵离子的交联。b）ANFs的质子化过程，以及MXene和ANF之间的界面相互作用。c1,d1,e1）c）MXene纤维和d,e）ANF@M纤维的横截面SEM图像、c2,d2,e2）2D SAXS图像和c3,d3,e3）2D WAXS图像以及相应的fwhm曲线

图2.a）纯MXene纤维和ANF@M纤维的典型拉伸应力-应变曲线，b）拉伸强度和韧性比较。c）带有一个活结的ANF@M纤维的SEM图像。ANF@M纤维可支持100克的重量进行圆周运动。比例尺为1mm。ANF@M纤维的d,g）整体断裂面、e,f）MXene核和h,i）ANF壳的横截面SEM图像。j）ANF@M纤维可能的断裂过程

图3.a）纯MXene纤维和ANF@M纤维的电导率，以及它们在b）弹性阶段和c）塑性阶段的循环拉伸曲线，d）对应的电阻变化。e）一根71μm粗细的导电ANF@M纤维可以承受200g的重量，在弯曲状态下12cm长的导电ANF@M纤维在1.8V电压下可以点亮一个LED灯。f）比较基于MXene的纤维的力学性能和电导率。g）17-1.1-50M纺织品的EMI SE与不同网格和厚度的关系图。h）弯曲5000次后电阻和EMI屏蔽性能的变化。i）ANF@M纺织品可能的EMI屏蔽机制

图4.a）纯MXene纤维和ANF@M纤维的电阻变化与时间的关系图。b）制备的ANF@M纤维（I）和老化8个月后（II,III）的SEM图像，以及它们的c）Ti2p XPS光谱。d）老化8个月后以及在酸碱溶液中20小时后的电阻变化和屏蔽性能。e）纯MXene纤维和ANF@M纤维的湿度依赖性电阻变化。ANF@M纤维f）在90%相对湿度下和g）在海水中的EMI屏蔽性能。h）ANF@M纤维在不同温度下的电阻变化以及经不同温度处理的ANF@M纤维的屏蔽性能。i）ANF@M纤维在火中的不可燃性