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文章中，報(bào)告了一種通過真空輔助過濾方法與Ti3C2Tx(MXene)和單寧酸(TA)集成，成功構(gòu)建了一種基于纖維素納米纖維(CNF)的薄膜驅(qū)動器，該驅(qū)動器具有高機(jī)械性能、優(yōu)異的焦耳加熱和抗菌能力。由于其獨(dú)特的nacrelike結(jié)構(gòu)和強(qiáng)氫鍵，復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和韌性分別達(dá)到275.4 MPA和10.2 MJ·m−3.重要的是，CNF的親水性和MXene納米片的可變層間距賦予復(fù)合膜敏感的濕度響應(yīng)和非凡的穩(wěn)定性（1000次循環(huán)）。在MXene納米片和TA的輔助下，復(fù)合膜不僅具有優(yōu)異的焦耳加熱性能，而且對革蘭氏陰性大腸桿菌和革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌都具有顯著的抗菌性能。得益于上述優(yōu)點(diǎn)，概念驗(yàn)證智能服裝由制備的薄膜組裝而成，能夠調(diào)節(jié)濕度和溫度。 

二、圖文導(dǎo)讀

如圖1所示。 

圖2 CNF-MXene-TA復(fù)合膜的表征。 圖2a表面所得到的CNF-MXene-TA復(fù)合膜為明亮的黑色，折疊90°后表現(xiàn)出彈性，相應(yīng)的橫斷面掃描電鏡圖像顯示了整個(gè)薄膜中相當(dāng)有序的緊密層狀微觀結(jié)構(gòu)，為規(guī)則層狀結(jié)構(gòu)。結(jié)果歸因于CNF和MXene之間的界面相互作用增強(qiáng)，源于活性鄰苯二酚基團(tuán)的引入。放大后的掃描電鏡圖像(圖2c)顯示，MXene納米片均勻分布在CNF基質(zhì)中，并沿著平面路徑緊密堆疊，使復(fù)合薄膜具有較高的導(dǎo)電性和優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度。XRD、FTIR和XPS來更好地驗(yàn)證CNF、MXene和TA之間的化學(xué)結(jié)構(gòu)和氫鍵相互作用。圖2 g-i表明由多個(gè)氫鍵自組裝的納米結(jié)構(gòu)，得到的CNF-MXene-TA復(fù)合膜表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。

圖3.CNF-MXene-TA-II復(fù)合薄膜執(zhí)行器的濕度響應(yīng)性能。 隨著水溫從20°C增加到45°C，CNF MXene TA-II復(fù)合帶的最大彎曲角度從79°增加到180°，彎曲速度顯著增加當(dāng)環(huán)境相對濕度從20%增加到70%時(shí)，CNF MXene TA II復(fù)合膜條的彎曲速度顯著降低（圖3b）。較薄的復(fù)合膜（10μm）具有較大的彎曲角，但由于其剛度較低，彎曲穩(wěn)定性較差；較厚的復(fù)合膜（30μm）由于其高剛度而具有較小的彎曲角（圖3c）。復(fù)合膜的理想厚度為15μm。在高濕度梯度條件下（水溫為40°C，環(huán)境相對濕度為20%），薄膜在3.5 s內(nèi)經(jīng)歷180°的彎曲角，幾乎恢復(fù)到其初始狀態(tài)去除濕度梯度后的原始狀態(tài)。整個(gè)彎道伸直過程大約需要10秒（圖3d）。如圖3e所示，這種彎曲-不彎曲過程可重復(fù)1000次以上，這意味著驅(qū)動變形的外部重復(fù)性和良好穩(wěn)定性。此外，復(fù)合薄膜致動器具有超短的驅(qū)動時(shí)間和彎曲振幅，其性能優(yōu)于其他文獻(xiàn)中報(bào)道的濕度響應(yīng)薄膜致動器。

圖4.復(fù)合薄膜執(zhí)行器的焦耳加熱性能。 MXene納米片因其優(yōu)異的導(dǎo)電性而賦予復(fù)合薄膜執(zhí)行器良好的焦耳加熱性能，在智能和可穿戴的熱管理方面具有很大的前景。圖4a表明CNF-MXene薄膜的平均導(dǎo)電率隨著MXene含量的增加而顯著增加，這是由于在CNF基質(zhì)中連續(xù)形成了高效的MXene導(dǎo)電途徑。如圖4b所示，CNFMXene-TA-II復(fù)合膜的表面溫度隨著時(shí)間的延長迅速升高，然后達(dá)到平衡值；在5V輸入電壓下，CNF-MXene-TA-II復(fù)合膜的表面溫度從20°C增加到37.2°C，滿足人體的標(biāo)準(zhǔn)要求。由于較高的傳遞電流產(chǎn)生較大的焦耳加熱，穩(wěn)態(tài)飽和溫差隨著供給電壓的增加而顯著增加。當(dāng)供電電壓為12.5V時(shí)，溫差可超過72°C(圖4c)。圖4d-e明復(fù)合膜具有良好的加熱耐久性良和長期穩(wěn)定性。