MAX相是一类独特的层状三元化合物，因其在机械性能、耐热性及导电性等方面的优越特性而应用于电子器件、耐热材料等领域。与传统的金属和陶瓷材料相比，MAX相具有金属和陶瓷的结合特性，展现出良好的韧性、耐磨性及导电性能。然而，尽管其性能优越，但目前对1D-MAX相的合成仍面临许多挑战，尤其是如何获得拥有非常良好纯度和长程纳米纤维形态的1D-MAX相。
为了解决这样一些问题，中国科学院过程工程研究所王钰研究员团队在1D-MAX相的合成研究中取得了新进展。该团队提出了一种在熔盐环境中利用模板辅助合成1D-MAX相的策略，通过将额外的金属元素引入纳米纤维模板中，成功实现了原位晶体转变。他们利用熔盐法的高溶解度和反应效率，明显提高了合成的效率，最终成功制备出多种大规模的1D-MAX相。特别地，团队以Ti
AlC为代表，设计了可控且大规模的1D-Ti2AlC纳米纤维膜，并将其与铜箔结合，制备出一种新型的层叠铜基复合材料。本文通过这种方法，所制备的铜基复合材料展现出优异的性能，1D-Ti
AlC增强相的加入使得其导电率高达98 IACS%，摩擦系数低至0.08，同时保持了与其他Cu-MAX相复合材料相当的机械性能。这些根据结果得出，该研究为1D-MAX相的合成及其在工业应用中的潜力提供了新的思路和方向，具备极其重大的实际意义。
表征解读】本文通过多种表征手段揭示了1D-MAX相材料的合成与性质，为新型材料的制备提供了理论依照。首先，通过X射线衍射（XRD）分析，获得了样品的相结构和晶体信息，发现所合成的1D-Ti3AlC2、1D-Ti3SiC2和1D-Ti2SnC等MAX相材料的主要相为MAX相，且存在少量TiC相，这一结果揭示了合成过程中TiC与MAX相的转变关系。同时，Rietveld精修根据结果得出，这些材料均具有优良的晶体质量，为进一步的性能分析奠定了基础。
针对1D-Ti2AlC材料的特性，本文利用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（SEM-EDS）对表面形貌进行观察，揭示了纳米纤维的均匀性与对齐性。这种纳米结构有助于提高材料的力学性能与导电性。进一步的透射电子显微镜（TEM）和高角度环形暗场（HAADF）扫描透射电子显微镜（STEM）分析显示了材料的微观结构特点，如晶体缺陷和原子排列，进而揭示了材料的增强机制。这些微观机理的深入研究为理解1D-MAX相材料的力学性能与耐热性提供了重要依据。
在材料的光谱特性分析中，拉曼光谱和X射线光电子能谱（XPS）技术的应用，使我们也可以深入探讨材料的化学成分和价态变化。拉曼光谱显示出Ti-Al-C的特征峰，进一步确认了1D-Ti2AlC的形成。而通过XPS分析，得到Ti 2p、Al 2p和C 1s等高分辨率谱图，证实了样品的化学环境变化。这些根据结果得出，1D-Ti2AlC的合成过程具有一定的反应机制，从而推动了新型MAX相材料的开发。
此外，本文通过热重分析（TGA）与差示扫描量热法（DSC）研究了1D-MAX相的耐热性和氧化性能，揭示了这些材料在高温条件下的反应机制与相变行为。根据结果得出，1D-Ti2AlC在空气中拥有非常良好的耐热性，表明其在高温应用中的潜力。
综上所述，经过多种表征手段的深入分析，本文不仅揭示了1D-MAX相材料的合成机制与微观结构特征，还探讨了其在实际应用中的性能表现。这些研究结果推动了新型1D-MAX相材料的开发，进而为高性能材料在能源、电子器件等领域的应用提供了新的思路与方向。
图4. CALF的构造及其性质的研究。a对齐ATAC纳米纤维的放大图。
科学启迪】本文的研究为高性能MAX相材料的合成和应用提供了新的思路与方法，展现了其在柔性电子器件和复合材料领域的潜在应用价值。通过对Ti
AlC2、Ti3SiC2、Ti2SnC和Ti2AlC等一维MAX相纳米纤维的系统合成，研究者揭示了不同金属元素的替换对材料性质的影响。这些合成方法的创新和优化不仅提高了材料的形貌和结构一致性，还增强了其在高温和氧化环境下的稳定性。通过热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC），研究者进一步探讨了这些材料在不一样的温度下的反应机制，为理解MAX相材料的热性能奠定了基础。此外，结合吉布斯自由能和相图的计算，为设计新型MAX相材料提供了热力学指导。原文详情：Li, Y., Kong, H., Yan, J. et al. Large-scale conformal synthesis of one-dimensional MAX phases. Nat Commun 15, 9275 (2024).
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