中国科大研制出公里级超强MXene复合纤维

近日，中国科学技术大学程群峰教授团队、周天柱特任研究员团队与新加坡南洋理工大学魏磊教授团队联合创制了高强高韧智能MXene复合纤维，成功实现其连续化制备，在无线健康监测、人体耦合发光、人机交互远程无人机操控等领域实现应用。相关成果以“Ultrastrong MXene composite fibers through static-dynamic densification for wireless electronic textiles”为题发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

二维MXene（Ti₃C₂Tₓ）纳米片作为一种兼具高力学性能与高电导率的新型二维材料，为高性能纤维的开发提供了理想的基元单体。然而，MXene纳米在湿法纺丝组装过程中存在弱界面相互作用以及毛细收缩等因素，易形成横向褶皱，且所形成的横向褶皱无法采用界面作用和湿法剪切力等手段从根源上消除，进而在纤维内部产生大量孔隙，严重削弱宏观纤维的力学和电学性能，导致宏观纤维无法完全充分利用MXene纳米片的本征性能。因此，连续化创制高强高韧智能MXene复合纤维材料仍是当前亟待突破的关键技术难题。

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超强MXene复合纤维的创制原理及其智能电子织物应用

研究团队提出利用短尺寸的一维羧基化多壁碳纳米管来静态填充由横向褶皱产生的空隙，并通过氢键连接MXene纳米片。随后，采用热拉伸技术进一步通过动态热拉伸应力减少空隙，从而创制出具有聚乳酸包覆层的超强MXene复合纤维，并成功连续化制备出达公里级复合纤维。

得益于静态-动态致密化策略，致密化后的MXene复合纤维实现了超高的拉伸强度约~1 GPa和超高韧性约147.9 MJ m-3，实现其内部创纪录电导率高达~12836.4 S cm-1。同时，由超强复合纤维制成的智能织物实现远距离、无电池的无线健康监测、人体耦合发光，以及交互远程无人机操控及辅助通信，并展现出优异的机械耐久性。该研究为设计高强高韧智能复合纤维及产业化提供了全新的思路。

周天柱为文章第一作者，程群峰和魏磊为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、科技部重点研发计划、苏州实验室开放课题基金、苏州市仿生界面科学重点实验室、科学探索奖等项目的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65931-5