Ученые из Северо-Западного политехнического университета (Китай) придумали, как сделать волокна из материала Ti₃C₂Tₓ (разновидность MXene) более прочными, электропроводными и теплопроводными. Профессора Яли Чжан и Цзюньвэй Гу предложили скреплять наночастицы борсодержащими соединениями — это создает прочные связи между слоями материала, будто «сшивая» их на молекулярном уровне.

MXene (Ti₃C₂Tₓ) — это двумерный материал на основе карбида титана, где часть атомов углерода замещена кислородом или фтором (обозначается как Tₓ). Похож на графен, но лучше проводит ток и легко смешивается с полимерами.

Результаты опубликованы в издании Nano-Micro Letters.

Раньше волокна из Ti₃C₂Tₓ были хрупкими и плохо проводили тепло, но теперь:

• Прочность выросла до 188 МПа — как у некоторых сплавов алюминия.
• Электропроводность достигла 7781 См/см — это выше, чем у многих металлов.
• Теплопроводность увеличилась до 13 Вт/ (м·К) — в 30 раз лучше, чем у обычных полимеров.

Технология проста: суспензию наночастиц пропускают через фильеру (метод мокрого прядения), а затем обрабатывают боратами. Компьютерное моделирование подтвердило, что борные «мостики» между слоями уменьшают пустоты и улучшают передачу тепла.

Где это пригодится

• Умная одежда с подогревом или датчиками.
• Гибкая электроника, которая не перегревается.
• Легкие материалы для спутников и дронов.

Пока метод испытан только в лаборатории, но его можно масштабировать — и адаптировать для других наноматериалов.

Исследование решает две ключевые проблемы:

1. Интеграция в одежду — текущие нагревательные элементы (например, из серебряных нитей) дорогие и жесткие. Эти волокна гибкие, дешевле и устойчивы к окислению.
2. Теплоотвод в электронике — если внедрить такие волокна в корпуса гаджетов или платы, можно избежать перегрева без громоздких радиаторов.

Однако для массового применения нужно решить:

• Как волокна ведут себя после стирки или длительного изгиба.
• Не токсичны ли борсодержащие соединения при контакте с кожей.

Авторы не уточняют, как борные связи влияют на гибкость волокон при многократном растяжении. У MXene есть склонность к расслаиванию — если связи со временем разрушаются, это сведет на нет все преимущества. Также нет данных о стоимости производства: бораты могут быть дешевыми, но очистка Ti₃C₂Tₓ часто требует дорогих реактивов.

Ранее ученые разработали датчик из бумаги, которому не нужны батарейки.