Functionalized MXene Films with Substantially Improved Low‐Voltage Actuation

材料科学 表面改性 执行机构 电解质 纳米材料 弯曲 极化(电化学) 纳米技术 电容 电极 模数 复合材料 光电子学 化学工程 电气工程 化学 物理化学 工程类
作者
Shaohua Chen,Shu Fen Tan,Harpreet Singh,Liang Liu,Mathieu Etienne,Pooi See Lee
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (9): e2307045-e2307045 被引量:31
标识
DOI:10.1002/adma.202307045
摘要

Abstract Ti 3 C 2 T x MXene film is promising for low‐voltage electrochemical actuators (ECAs) due to its excellent electrical conductivity, volumetric capacitance, and mechanical properties. However, its in‐plane actuation is limited to little intralayer strain of MXene sheets under polarization. Here it is demonstrated that a simple tetrabutylammonium (TBA) functionalization of MXene improves the in‐plane actuation strain by 337% and also enhances the mechanical property and stability in air and the electrolyte. Various in situ characterizations reveal that the improved actuation is ascribed to the co‐insertion/desertion of TBA and Li ions into/from MXene interlayer galleries and inter‐edge gaps that causes a large in‐plane sliding of MXene sheets under negative/positive polarizations. The assembled bending actuator has a high strength and modulus and generates a peak‐to‐peak strain difference of 0.771% and a blocking force up to 51.5 times its own weight under 1 V. The designed soft robotic tweezer can grasp an object under 1 V and hold it firmly under 0 V. The novel sheet sliding mechanism resembling the filament sliding theory in skeletal muscles may inspire the design of high‐performance actuators with other nanomaterials.
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