美国科研团队在纳米材料领域取得新突破，成功开发出一种新型一维导电纳米材料——MXene纳米卷轴。这项研究发表于《先进材料》杂志，首次实现了对MXene材料形貌与化学结构的精准调控，为储能器件、生物传感及柔性电子设备等领域带来新的技术可能性。
传统二维MXene材料因片层堆叠形成的狭窄通道，常面临离子传输效率受限的问题。研究人员通过将片层卷曲为中空管状结构，有效消除了纳米尺度的空间束缚效应。这种开放几何形态为离子迁移开辟了快速通道，显著提升了材料在电化学应用中的性能表现。
制备过程中，团队采用多层MXene片层作为前驱体，通过精确调控水参与的化学反应过程，改变材料表面化学状态。这种处理方式引发了结构不对称与晶格应变，促使材料在内应力释放过程中自发卷曲，最终形成稳定的纳米卷轴结构。实验验证了该方法在六种不同MXene体系中的普适性，包括碳化钛、碳化铌、碳化钒等材料，成功制备出总量达10克的纳米卷轴样品。
新材料的物理特性表现突出，其厚度仅为人类发丝的百分之一。相较于传统二维结构，一维纳米卷轴在保持高导电性的同时，展现出更优异的机械刚性。这种特性组合使其在可穿戴设备中既能作为力学增强组件，又能构建高效的导电网络。在传感领域，开放的中空结构显著提升了材料与分子、离子的接触面积，为生物传感和气体传感提供了更高的检测灵敏度。
研究过程中还发现，碳化铌MXene纳米卷轴在特定条件下呈现出超导行为的初步迹象。此前该类材料的超导特性仅在压制颗粒或粉末中观察到，而此次在一维连续结构中发现的超导迹象，可能与卷曲过程引入的晶格应变密切相关。这一发现为探索新型超导材料提供了新的研究方向，但具体作用机制仍需进一步实验验证。
