1 四川大学材料科学与工程学院,四川 成都 610065
2 青岛青源峰达太赫兹科技有限公司,山东 青岛 266104
对太赫兹(THz)波的传输调控是THz光学系统设计、通信、成像应用等领域的基础技术之一。界面阻抗匹配效应可以用于实现高效THz波反射调控,但尚未见硅基界面阻抗设计实现THz波调控的报道。本研究利用自组装法在高阻硅基底上制备MXene膜层,通过增加膜层厚度改变其电阻特性,进而连续调节Si/MXene/空气界面阻抗,实现高效的THz波减反射。在接近阻抗匹配态时,界面THz波反射率减少幅度达83%,透过率衰减约为30%。还利用THz波层析扫描成像技术,得到了Si/MXene/空气界面阻抗变化导致的THz波反射强度变化趋势。设计的具有高效THz波反射调控性能的Si基功能界面为THz波传输调控提供了一种新思路。
太赫兹 调制 Mxene材料 阻抗匹配 terahertz regulation Mxene impedance matching 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811017

Author Affiliations
Abstract
1 College of Physical Science and Technology, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
2 Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Laser Spectroscopy Technology and Application, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China
3 School of Data Science and Technology, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
MXene V2CTx has great practicability because it is not easy to degrade under ambient conditions. In this paper, a V2CTx saturable absorber (SA) was firstly applied to a passively Q-switched (PQS) laser, to the best of our knowledge. The V2CTx was prepared by the spin-coating method. The linear absorption of the V2CTx in the 1000–2200 nm region and the nonlinear absorption near 2 µm were studied. With the V2CTx, a typical PQS operation at 1.94 µm was realized in a laser. The minimum pulse width produced by the PQS laser was 528 ns, and the peak power, repetition rate, and average output power were 10.06 W, 65.9 kHz, and 350 mW, respectively. Meanwhile, the maximum pulse energy was 6.33 µJ. This work demonstrates that the V2CTx can be used as an effective SA to obtain nanosecond pulses with high peak power and high repetition rate simultaneously.
passive Q-switching MXene V2CTx saturable absorber thulium doping Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 021402
1 1. 东南大学 材料科学与工程学院, 先进金属材料重点实验室, 南京 211189
2 2. 安徽工业大学 材料科学与工程学院, 马鞍山 243002
3 3. 先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室(安徽工业大学), 马鞍山 243002
银基电触头在低压开关领域扮演重要角色。作为一种具有良好导电导热性能的新型二维碳化物材料,MXene家族典型代表材料(Ti3C2Tx)在多个领域显示出极大的应用潜力。Ti3C2Tx有望作为一种新型环保银基电触头增强相材料。本研究采用粉末冶金法制备了Ag/Ti3C2Tx复合材料,并对Ti3C2Tx和Ti3AlC2的物相和微观结构进行表征。同时研究了Ti3C2Tx增强Ag基复合材料的综合性能,包括电阻率、显微硬度、机械加工性能、抗拉强度和抗电弧侵蚀性能,并与Ti3AlC2增强Ag基复合材料进行了比较。Ag/Ti3C2Tx的电阻率(30×10 -3 μΩ·m)相对于Ag/Ti3AlC2(42×10 -3 μΩ·m)降低了29%。Ag/Ti3C2Tx硬度适中(64 HV),具有良好的可加工性,作为无毒电触头材料应用前景广阔。Ag/Ti3C2Tx复合材料导电性能的提高主要归因于Ti3C2Tx本身优异的金属性以及由Ti3C2Tx微观结构特征带来的可变形性。由于缺乏Al-Ag相互扩散,Ag/Ti3C2Tx复合材料的拉伸强度(32.77 MPa)明显低于Ag/Ti3AlC2复合材料(145.52 MPa)。正因为缺失Al层,Ag/Ti3C2Tx的抗电弧侵蚀性能也无法与Ag/Ti3AlC2相媲美。尽管Ag/Ti3C2Tx的抗电弧侵蚀性能有待进一步提高,但优异的导电性使其有望替代当下有毒的Ag/CdO电接触材料。该研究结果为开发新型环保电触头材料提供了新的探索方向。
电接触材料 MAX相陶瓷 MXene 导电性 力学性能 抗电弧侵蚀性能 electrical contact material MAX phase ceramic MXene electrical conductivity mechanical property anti-arc erosion performance
河南理工大学材料科学与工程学院,河南省深地材料科学与技术重点实验室,河南 焦作 454003
碳化钛迈科烯(Ti3C2 MXene)是一种新型碳化物二维材料,具有手风琴的片层结构,受到拉伸或压缩会产生滑动或堆叠,使其内部导电路径和长度发生改变,直接影响输出电信号的变化。因此,Ti3C2 MXene可以作为传感材料,检测应力/应变。与弹性基底复合,该材料可以制备柔性传感器,检测人体的运动与健康信号。本综述阐述了Ti3C2 MXene作为应力/应变传感器的工作原理;归纳了近期Ti3C2 MXene柔性传感器的制备方法并分为6类:静电纺丝法、过滤法/涂层法、浸渍法、丝网印刷法、冷冻干燥法、冷冻解冻法;对比讨论了这6种制备方法的关键指标:弹性基底、测量参数、最低测试极限、循环次数、测量范围、反应时间和应变灵敏度因数;列举了该传感器的常见应用场景。展望了Ti3C2 MXene柔性传感器良好的发展前景,总结了当前亟待解决的问题。
二维材料 迈科烯 复合材料 应力/应变 柔性传感器 two dimensional materials MXene composites stress/strain flexible sensor
1 遵义师范学院物理与电子科学学院,遵义 563006
2 贵州师范大学物理与电子科学学院,贵阳 550025
二维材料MXene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层MXene纳米片Ti2N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属掺杂体系结合能均为负值,结构均稳定;其中Ti2N-Sc体系的形成能为-2.242 eV,结构更易形成,且保持稳定;掺杂后Ti2N-Sc、Ti2N-Zr体系磁矩增大;此外,Ti2N-Sc体系中保留了较高的自旋极化率,达到84.9%,可预测该体系在自旋电子学中具有潜在的应用价值。
MXene纳米片 第一性原理 电磁特性 过渡金属 掺杂 自旋极化率 MXene nanosheet first-principle Ti2N Ti2N electromagnetic property transition metal doping spin polarization rate Ti2N-Sc Ti2N-Sc
二维材料(2D)MXenes因其具有高比表面积、高导电率、可溶液加工等特性, 作为超级电容器电极材料受到广泛关注。本文中总结了基于HF和氟化盐的刻蚀、基于碱的刻蚀、电化学刻蚀、路易斯酸熔融盐刻蚀等几种Ti3C2Tx MXene的制备方法, 综述了真空辅助过滤、阳离子自组装、逐层组装工艺、印刷工艺、组装MXene气凝胶和水凝胶等Ti3C2TxMXene基电极材料的组装策略及其在超级电容器的应用。研究表明, 不同制备方法和电极组装策略将会影响电极材料的结构和电化学性能。对Ti3C2Tx MXene的制备方法和电极组装策略进行了对比总结, 指出了研究中存在的问题, 并展望了MXene今后的研究方向。
电极材料 二维材料 超级电容器 电极 组装 electrode material 2D material MXene MXene Ti3C2Tx MXene Ti3C2Tx MXene supercapacitor electrode assembly

Author Affiliations
Abstract
Department of Energy Science, Sungkyunkwan University, Suwon 16419, Republic of Korea.
MXene (Mn+1Xn) is an emerging class of layered two-dimensional (2D) materials, which are derived from their bulk-state MAX phase (Mn+1AXn, where M: early transition metal, A: group element 13 and 14, and X: carbon and/or nitrogen). MXenes have found wide-ranging applications in energy storage devices, sensors, catalysis, etc. owing to their high electronic conductivity and wide range of optical absorption. However, the absence of semiconducting MXenes has limited their applications related to light emission. Research has shown that quantum dots (QDs) derived from MXene (MQDs) not only retain the properties of the parent MXene but also demonstrate significant improvement on light emission and quantum yield (QY). The optical properties and photoluminescence (PL) emission mechanisms of these light-emitting MQDs have not been comprehensively investigated. Recently, work on light-emitting MQDs has shown good progress, and MQDs exhibiting multi-color PL emission along with high QY have been fabricated. The synthesis methods also play a vital role in determining the light emission properties of these MQDs. This review provides an overview of light-emitting MQDs and their synthesis methods, optical properties, and applications in various optical, sensory, and imaging devices. The future prospects of light-emitting MQDs are also discussed to provide an insight that helps to further advance the progress on MQDs.
MXene quantum dots light emission MAX phase 2D materials Opto-Electronic Advances
2021, 4(3): 03200077
1 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518000
2 广东第二师范学院物理与信息工程学院, 广东 广州510303
3 深圳大学电子与信息工程学院, 广东 深圳 518000
作为一种新兴的二维材料,MXene是一种具有潜力的非线性光学材料,为此制备Nb2C纳米片并使用分光光度计测量其吸收谱。首先通过氢氟酸刻蚀和液相剥离来制备Nb2C纳米片,然后使用扫描电子显微镜来表征其形貌,最后通过实验对其进行讨论。实验结果表明,MXene所修饰的微纳光纤器件可以在通信波段实现四波混频现象,四波混频的转换效率增强5 dB;对于恒定的泵浦光,信号光的波长变化范围约为4 nm;当波长间隔为0.4 nm时,逐渐增加信号光和泵浦光的放大功率,则四波混频的转换效率会逐渐增加,转换效率和入射功率呈线性关系,转换效率并未出现饱和,为此其具有进一步提升的空间。
非线性光学 MXene 四波混频 nonlinear optics MXene four-wave mixing 光学学报
2021, 41(14): 1419001