スクリーンプリント電磁シールド、ジュールヒーター、ピエゾレス症センサーのための水性Mxene/Xanthanガムハイブリッドインク

Mxenesは、顕著な電子的、光学的、および機械的特性により、柔軟なデバイスに適用される可能性を示しています。印刷戦略は、適切なレオロジー特性を備えた機能性インクの合理的な設計に依存する、Mxeneベースのデバイスの添加剤の補生のための容易なルートとして浮上しています。ここでは、調整可能な粘度、優れた印刷可能性、長期の安定性を備えた水性Mxene/Xanthanガムハイブリッドインクが設計されています。このようなハイブリッドインクを使用したスクリーンプリントの柔軟なMxeneフィルムは、最大4.8×104秒のM-1の高い導電率を示します。これは、主に電磁シールド、ジュールヒーター、ピエゾレオレジーセンサーを含む多機能デバイスを構築するのに適しています。平均電磁干渉（EMI）シールド値は40.1 dBに達する可能性があります。ジュールヒーターでは、印刷されたMxeneフィルムの加熱速度は、4 Vの駆動電圧で20°C S-1に達することがあり、130.8°Cの最高の定常状態温度があります。印刷インターディジタル電極によって調製されたMXENEベースのピエゾ耐性センサーは、130ミリ秒の短い応答時間と最大30 kPaの広い圧力領域で良好なセンシングパフォーマンスを示します。その結果、スクリーンプリントされたMxeneフィルムは、強化された多機能性能を示します。これは、インテリジェントおよびウェアラブルデバイスの次世代での適用を有望です。

MXenes have exhibited potential for application in flexible devices owing to their remarkable electronic, optical, and mechanical properties. Printing strategies have emerged as a facile route for additive manufacturing of MXene-based devices, which relies on the rational design of functional inks with appropriate rheological properties. Herein, aqueous MXene/xanthan gum hybrid inks with tunable viscosity, excellent printability, and long-term stability are designed. Screen-printed flexible MXene films using such hybrid inks exhibit a high conductivity up to 4.8 × 104  S m-1 , which is suitable to construct multifunctional devices mainly including electromagnetic shielding, Joule heaters, and piezoresistive sensors. The average electromagnetic interference (EMI) shielding value can reach to 40.1 dB. In the Joule heater, the heating rate of printed MXene film can reach 20 °C s-1 under a driving voltage of 4 V, with a highest steady-state temperature of 130.8 °C. An MXene-based piezoresistive sensor prepared by the printing interdigital electrode also presents good sensing performance with a short response time of 130 ms and wide pressure region up to 30 kPa. As a result, screen-printed MXene film exhibits reinforced multifunctional performance, which is promising for application in the next-generation of intelligent and wearable devices.