科学家把MXene材料做成微小“纳米卷”，让电池和传感器性能大增

这项发表于《先进材料》期刊的研究，提出了一种规模化制备MXene纳米卷的可靠新方法。研究人员以多层MXene薄片为原料，通过精确调控水环境中的表面化学反应，触发一种类似‘两面神’（Janus）的结构失衡，使材料内部产生应变；当应变释放时，薄片自动剥离并卷曲成紧密的纳米级空心管——直径仅约为水管的十万分之一。该方法已成功应用于六种MXene材料（包括两种碳化钛、碳化铌、碳化钒、碳化钽和碳氮化钛），稳定产出10克以上、性能可控的纳米卷。相比传统堆叠式二维MXene，纳米卷消除了层间‘纳米限域’效应，形成开放的管状通道，让离子或分子通行更顺畅，显著提升导电性、机械强度和分子接触效率。这使其在生物传感中优势突出：原本被夹在层间的活性位点变得完全暴露，大分子（如蛋白质）也能轻松到达，结合MXene本身高导电与高刚性，可输出稳定强信号；同样适用于气体传感、超级电容器等需表面充分接触的应用。在可穿戴电子领域，纳米卷既能增强柔性聚合物基体，又能维持导电网络，实现反复弯折不失效；更可通过电场控制其在溶液中的取向，精准排列进纺织纤维，制成更耐用、导电性更好的智能织物涂层。此外，研究首次在自支撑、宏观尺度的柔性薄膜中实现了MXene（特别是碳化铌纳米卷）的超导性——这是以往仅在压片粉末中观察到的现象。卷曲引入的独特晶格应变与曲率，可能协同稳定超导态。未来，这类室温可加工的柔性超导MXene薄膜、涂层或导线，有望用于超导互连器件或量子传感器，推动量子计算与存储技术发展。