[发明专利]用邻苯二酚衍生物进行表面改性的二维迈科烯、其制造方法及含有其的迈科烯有机油墨

说明书

本说明书中公开了用邻苯二酚衍生物进行表面改性的二维迈科烯、其制造方法、含有其的迈科烯有机油墨及用途(例如，柔性电极、导电性粘合/粘接材料、电磁屏蔽材料、柔性加热器、传感器材料、储能材料)。具体而言，使用邻苯二酚衍生物(例如，ADOPA)有机配体的迈科烯的简单、快速、可扩张的表面‑功能化工序大幅提高在包括乙醇、异丙醇、丙酮和乙腈的各种有机溶剂中的分散稳定性，生成包括Ti₂CT_x、Nb₂CT_x、V₂CT_x、Mo₂CT_x、Ti₃C₂T_x、Ti₃CNT_x、Mo₂TiC₂T_x和Mo₂Ti₂C₃T_x的各种迈科烯的高浓缩有机液晶。这样的表面改性的迈科烯提供优异的电导率、提高的氧化稳定性、对各种疏水性基板的优异的涂覆和粘接力、与疏水性高分子的复合体加工性。

技术领域

在本说明书中公开了用邻苯二酚衍生物进行表面改性的二维迈科烯(MXene)、其制造方法、含有其的迈科烯有机油墨、以及用途(例如，柔性电极、导电性粘合/粘接材料、电磁屏蔽材料、柔性加热器、传感器材料、储能材料)。

[关于国家支援研发的说明]

本研究在韩国科学技术研究院的主管下，通过国土交通部的建设技术研究事业(EMP屏蔽建筑材料及附属材料开发，课题固有编号：1615010726)、科学技术信息通信部的个人基础研究事业(过渡金属碳化物迈科烯二维纳米材料合成及利用其的电磁波屏蔽/吸收/控制技术的开发，课题固有编号：1711084370)和科学技术信息通信部的未来材料发现支援(基于二维纳米材料的毫米波屏蔽/吸收/放热多功能复合材料源技术的开发，课题固有编号：1711098073)的支援而完成。

背景技术

迈科烯材料作为过渡金属碳化物、过渡金属氮化物、过渡金属碳氮化物(transition metal carbide，transition metal nitride，transition metalcarbonitride)，是二维晶体结构的纳米材料，具有优异的电导率、表面物性控制率、溶液工序性等特性，是在柔性电极、导电性粘合/粘接材料、电磁屏蔽、柔性加热器、传感器、储能电极、发光二极管显示器等非常多样的领域中应用的可能性突出的材料。

具有高的电导率特性的迈科烯(MXene)通常可以由称为MAX的陶瓷材料合成。具体而言，MAX是表示M的过渡金属(钛(Ti)、铌(Nb)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)、铬(Cr))和表示A的14族元素(铝(Al)或硅(Si)等)和表示X的碳或氮这3种成分的层叠结构的化合物，通过利用了如氢氟酸(HF)之类的强酸的蚀刻工序(etching process)来选择性地只去除铝等A成分，从而获得只保留过渡金属和碳(或氮)的二维形态的迈科烯(MX-ene)。由于在强酸和水溶液相中的合成途径，迈科烯的表面生成-OH、＝O、-F、-Cl等末端官能团(terminal groups)，其中，特别是，因-OH官能团而使迈科烯具有亲水性特性。像这样合成的迈科烯具有优异的水分散特性，这样的迈科烯能够用于使用了溶液工序的柔性电极、导电性粘合/粘接材料、电磁屏蔽、柔性加热器、传感器、储能电极、发光二极管显示器等，从而在制造具有高电导率的膜和涂层时具有优点。