[发明专利]一种水系MXene纳米纤维素基功能墨水及其制备方法与应用方法

说明书

本发明涉及一种水系MXene纳米纤维素基功能墨水及其制备方法与应用方法，属于复合功能材料技术领域，一种水系MXene纳米纤维素基功能墨水包括MXene纳米片、纳米纤维素和助剂，MXene纳米片、纳米纤维素、助剂的质量比为10～90：10～90：0～10；水系MXene纳米纤维素基功能墨水应用方法为将功能墨水制备为复合薄膜。本申请具有较佳的机械强度、电导性和电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明涉及一种水系MXene纳米纤维素基功能墨水及其制备方法与应用方法，属于复合功能材料技术领域。

背景技术

随着当今电子技术的快速发展，对于柔性可穿戴电子器件的要求也越来越高。柔性功能薄膜材料是可穿戴电子器件的发展重点，目前，基于功能墨水通过溶液加工工艺制备复合功能薄膜受到了学术界与工业界的广泛关注。金属、金属氧化物以及石墨烯等碳基纳米材料是目前常用的功能墨水材料，然而这些功能墨水主要基于丙酮、异丙醇、二甲基亚砜等有机溶剂，存在成本高、环境危害大等问题，亟待开发高性能水系功能墨水。

过渡金属碳氮化合物(MXene)是一类新型二维功能材料，由于其超高的电导率(＞10000S cm^-1)和优异的电化学活性，被广泛应用于电化学储能、电磁屏蔽、热处理等领域。同时，MXene材料具有良好的亲水性和溶剂分散性，适于水溶液加工，是一种良好的功能墨水材料。但是纯水系MXene墨水存在粘度较低、难以调控流变性、溶液加工窗口小、与基体材料附着力差等问题，同时MXene膜较差的力学强度和柔韧性严重限制了其在可穿戴器件领域的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有MXene基水系功能墨水溶液加工性差、与基体材料附着力不足、成膜力学性能差等问题，提供一种水系MXene纳米纤维素基功能墨水及其制备方法与应用方法。

第一方面，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水系MXene纳米纤维素基功能墨水，包括质量比为10～90：10～90的MXene纳米片、纳米纤维素，还包括水，功能墨水的固含量为1-50mg/mL。

本发明的有益效果是：通过将纳米纤维素作为粘度调节剂和增强剂添加到MXene水分散液中，有效地调控了复合功能墨水的加工流变性，通过对功能墨水的固含量进行调控，可使功能墨水满足不同的加工需要。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步的：所述功能墨水中还包括助剂，所述MXene纳米片、纳米纤维素、助剂的质量比为10～90：10～90：0～10。

进一步的，所述MXene纳米片为单/少层MXene纳米片，其种类为Ti₃C₂、Ti₃C₂、Ti₄C₃、Ti₂C、Nb₄C₃、Nb₂C、V₂C、Cr₂C和Mo₂TiC₂中的至少一种；优选所述MXene纳米片为Ti₃C₂、Ti₂C和Nb₄C₃中的至少一种。

进一步的，所述纳米纤维素为细菌纤维素、纤维素纳米晶须、纤维素纳米纤维中的至少一种。

进一步的，所述助剂为羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉中的至少一种。

第二方面，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：水系MXene纳米纤维素基功能墨水的制备方法，所述功能墨水由MXene纳米片、纳米纤维素、助剂与水混合，通过搅拌或超声处理形成稳定的分散液，分散液即为功能墨水。

采用上述方案的有益效果是：采用上述方法制备的功能墨水物理性质稳定，长时间放置不易出现分层的问题。