An overview of recent advances in the development of MXene nanoplates-based textiles

Document Type : Review Article

Authors
Department of Textile Engineering, Isfahan University of Technology, P.O. Box: 84156-83111
Abstract
Carbon has a broad variety of different allotropes such as graphite, diamond, fullerene, carbon black, carbon nanotube, and graphene, which have unique properties compared to other structures. Compared to other forms of carbon, graphene has significant advantages in structural, electrical and thermal properties and therefore has attracted global attention. Despite the desirable properties of graphene, the use of this material in some composite materials has reduced their electrical properties. The production and introduction of new two dimensional (2D) structures that do not have the challenges of graphene can create a new research field in the future. In the meantime, MXene 2D nanosheets have achieved double importance due to their layered structure and suitable physical, chemical, and mechanical properties in various fields such as electrochemical, magnetic, optical, and medical. MXene is a 2D nanosheet of conductive metals nitride or carbide that was first synthesized in 2011. Due to its unique properties and excellent performance in many applications, it quickly attracted research attention after 2018 and has replaced graphene in numerous applications. Nowadays, MXene nanosheets are coated in various methods on fiber structures in order to add suitable properties to textiles and be used in different applications such as conductive coatings, shielding of electromagnetic waves, antibacterial, flame retardant, and especially the production of multifunctional textiles. In this paper, after introducing MXene nanosheets, its synthesis protocoles, properties, and textile applications are reviewed.
Keywords
Subjects

Article Title Persian

مروری بر پیشرفت‌های اخیر در توسعه منسوجات مبتنی بر نانوصفحات مکسین

Authors Persian

منصور ماندگاری
کمیل نصوری
لاله قاسمی مبارکه
اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی 83111-84156
Abstract Persian

کربن دارای تنوع زیادی از دگرشکل‌ها همچون گرافیت، الماس، فولرن، کربن سیاه، نانولوله کربنی و گرافن است که هرکدام از آن‌ها خواص منحصربه‌فرد را نسبت به ساختار دیگر داراست. گرافن دارای برتری‌های محسوس در خواص ساختاری، الکتریکی و حرارتی بوده و بنابراین توجهات جهانی را به خود جلب نموده است. چالش مهم در این راه، سنتز و تولید گرافن تک‌لایه و خالص است. علی‌رغم ویژگی‌های مطلوب گرافن، استفاده از این ماده در برخی مواد مرکب باعث کاهش خصوصیات الکتریکی آن‌ها شده است. تولید و معرفی ساختارهای جدید دوبعدی که چالش‌های گرافن را نداشته باشد می‌تواند زمینه تحقیقاتی جدیدی را در آینده به وجود آورند. در این میان، نانو صفحات دوبعدی مکسین به دلیل ساختار لایه‌ای و خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی مناسب در زمینه‌های متنوعی ازجمله الکتروشیمیایی، مغناطیسی، نوری و پزشکی اهمیت دوچندان یافته است. مکسین، نانوصفحات دوبعدی از نیترید یا کاربید فلزات رسانا است که اولین‌بار در سال 2011 سنتز شد. به دلیل خواص منحصربه‌فرد و عملکرد عالی در بسیاری از کاربردها، به‌سرعت توجه تحقیقات را بعد از سال 2018 به خود جلب نموده و جایگزین گرافن در بسیاری از کاربردها شده است. امروزه مکسین‌ها به روش‌های مختلفی بر روی سازه‌های الیافی پوشش‌دهی می‌شوند تا بتوانند خصوصیات مناسبی را به منسوجات اضافه کنند و در کاربردهای متنوعی مثل پوشش‌های رسانا، محافظ امواج الکترومغناطیس، ضدباکتری، بازدارنده شعله و خصوصاً تولید منسوجات چندمنظوره استفاده شوند. در این مقاله، پس از معرفی نانوصفحات مکسین، روش‌های سنتز، خواص و کاربردهای آن در نساجی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

Keywords Persian

Graphene
MXene
2D nanosheets
synthesis
textiles
[1] Gaur M, Misra C, Yadav AB, Swaroop S,
Maolmhuaidh FÓ, Bechelany M, et al.
Biomedical applications of carbon
nanomaterials: fullerenes, quantum dots,
nanotubes, nanofibers, and graphene.
Materials 2021;14:5978.
[2] Ke F, Zhang L, Chen Y, Yin K, Wang C ,Tzeng
Y-K, et al. Synthesis of atomically thin
hexagonal diamond with compression.
Nano letters 2020;20:5916-21.
[3] Yang X, Dong J, Yao M, Hu K, Sun H, Liu R,
et al. Diamond-graphite nanocomposite
synthesized from multi-walled carbon
nanotubes fibers. Carbon 2021;172:138-
43.
[4] Vavilov VS. The properties of natural and
synthetic diamond. IOP Publishing; 1993.
[5]Kharisov BI, Kharissova OV. Carbon
allotropes: metal-complex chemistry,
properties and applications: Springer;
2019.
[6] Hirsch A. The era of carbon allotropes. Nature
materials 2010;9:868-71.
[7] Falcao EH, Wudl F. Carbon allotropes: beyond
graphite and diamond. Journal of Chemical
Technology & Biotechnology:
International Research in Process,
Environmental & Clean Technology
2007;82:524-31.
[8] Bunch JS, Verbridge SS, Alden JS, Van Der
Zande AM, Parpia JM, Craighead HG, et
al. Impermeable atomic membranes from
graphene sheets. Nano letters 2008;8:2458-
62.