A family of MXene has drawn big attention as a candidate for energy storage materials such as supercapacitor electrode, battery electrode owing to its high electrical conductivity and hydrophilic surface. However, MXene suffers from weak mechanical strength and oxidation in solution or air. In this work, incorporating mussel-inspired dopamine to MXene film shows successful enhancement in term of alignment of film. Resulting hybrid film shows superior mechanical properties compared to pristine counterpart without losing its metallic conductivity. Interestingly, electrical conductivity is slightly increased because parallel aligning effect reduces inter-flake tunneling distance. Furthermore, oxidation resistance in high temperature is improved, which is attributed to polydopamine layer formed on the surface of MXene flakes physically blocking oxygen. This work shows mechanically durable, electrically conductive and oxidation-resistant film fabrication through facile solution mixing dopamine with MXene, which can be exploited as an electromagnetic interference (EMI) shielding film applicable to wearable devices or devices under harsh environment.
맥신은 높은 전기 전도도와 친수성 표면을 가지는 2차원 물질로 슈퍼캐패시터, 배터리 등 에너지 저장 소자의 전극 물질과 전자파 차폐 물질로서 주목을 받고 있다. 하지만 맥신은 박막으로 제조했을 때 기계적 강도가 약하고, 용액 상이나 대기 중에서 산화되어 구조가 무너진다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 홍합 접착 물질에서 유래한 도파민 분자를 도입하여 맥신 플레이크를 코팅하여 배열성이 향상된 하이브리드 박막을 제조하였다. 이렇게 제조된 박막은 기존의 맥신 박막에 비해 우수한 기계적 강도를 가지면서 본래의 장점인 우수한 전도도를 잃지 않는다. 오히려 맥신 플레이크 간의 배열성 향상 효과에 의해 맥신 플레이크 간 전자 터널링 거리가 짧아져 전기전도도가 소량 증가하였다. 또한 맥신 플레이크 사이에 형성된 폴리도파민 층이 산소의 투과를 물리적으로 막아주어 박막이 고온 조건에서도 산화되지 않고 우수한 전기 전도도를 유지하였다. 또, 맥신/도파민 하이브리드 필름은 맥신 필름의 우수한 전자파 차폐능을 유지하였다. 본 연구를 통해 간단한 용액 혼합 공정으로 우수한 기계적 강도와 산화 저항성을 가지는 맥신 박막을 제조함으로서 웨어러블 소자나 고온 조건에서 사용되는 전자기기에까지 적용할 수 있는 전자파 차폐 물질로서 가능성을 제시하였다.
