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關(guān)鍵詞：MXene 漿料，MXene 漿料分散，超高壓納米均質(zhì)機(jī)，高壓納米均質(zhì)機(jī)

作為二維過渡金屬碳/氮化物的典型代表，MXene 憑借優(yōu)異的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能及電化學(xué)活性，在超級(jí)電容器、鋰離子電池、電磁屏蔽、催化等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，MXene 片層間存在強(qiáng)烈的范德華力，在漿料制備過程中極易發(fā)生堆疊團(tuán)聚，不僅會(huì)降低其比表面積與活性位點(diǎn)暴露量，還會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)成型加工質(zhì)量與產(chǎn)品性能。傳統(tǒng)制備方法如超聲分散、機(jī)械攪拌等，要么難以突破高濃度體系下的團(tuán)聚壁壘，要么會(huì)造成 MXene 片層結(jié)構(gòu)破壞，制約了其工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。TRILOS 超高壓納米均質(zhì)機(jī)憑借獨(dú)特的高壓腔室設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)的能量控制技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了MXene 漿料的高效分散制備。

一、MXene 漿料制備的核心技術(shù)痛點(diǎn)

MXene 通常采用qfs刻蝕 MAX 相材料制得，初產(chǎn)物經(jīng)洗滌、離心后得到的漿料濃度較低，需進(jìn)一步濃縮才能滿足工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)物料傳輸效率與加工成本的要求。但在濃縮過程中，隨著固含量提升，MXene 片層間距逐漸縮小，片層間的靜電引力與范德華力顯著增強(qiáng)，極易形成不可逆的團(tuán)聚體。這種團(tuán)聚體的存在會(huì)帶來多重問題：其一，團(tuán)聚體內(nèi)部的 MXene 片層無法充分與電解液或其它功能材料接觸，導(dǎo)致其導(dǎo)電、電化學(xué)等核心性能大幅衰減；其二，團(tuán)聚的漿料流動(dòng)性極差，難以通過涂覆、印刷等常規(guī)工藝成型，增加了后續(xù)加工難度；其三，傳統(tǒng)分散手段如高強(qiáng)度超聲，雖然能在一定程度上打破團(tuán)聚，但會(huì)產(chǎn)生局部高溫與強(qiáng)剪切力，導(dǎo)致 MXene 片層邊緣斷裂、結(jié)構(gòu)破損，破壞其本征性能。因此，實(shí)現(xiàn)高濃度下的高效分散，同時(shí)兼顧 MXene 片層結(jié)構(gòu)完整性，成為制約其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵難題。

二、TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)的原理和核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)依靠強(qiáng)大壓力驅(qū)動(dòng)和分散物料。物料在超高壓力下，經(jīng)過分散單元的狹小縫隙，瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大剪切力，將大顆粒物料裁剪成微小碎片。同時(shí)，物料高速流動(dòng)相互撞擊，還會(huì)形成空穴效應(yīng)。這些綜合作用，讓大小不一的顆粒被粉碎并均勻分散。

該設(shè)備不堵不漏，配備10寸工業(yè)觸控屏實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力曲線，至高壓力可達(dá)3000bar。

圖1 均質(zhì)機(jī)原理圖

圖2 TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)

TRILOS 超高壓納米均質(zhì)機(jī)基于“超高壓空化+精準(zhǔn)剪切+撞擊分散"的復(fù)合作用機(jī)理，能夠有效打破 MXene 片層間的團(tuán)聚作用力；同時(shí)，漿料在分散腔室內(nèi)發(fā)生高速剪切與撞擊，進(jìn)一步將殘留的微小團(tuán)聚體分散為單一片層或少量幾片的堆疊結(jié)構(gòu)，且整個(gè)過程能量傳遞均勻，避免了局部過度剪切對(duì) MXene 片層結(jié)構(gòu)的破壞。

相較于傳統(tǒng)分散設(shè)備，TRILOS 超高壓納米均質(zhì)機(jī)具有三大核心優(yōu)勢(shì)，能夠適配高濃度 MXene 漿料的制備需求：

1.       超高壓力調(diào)節(jié)范圍：設(shè)備可實(shí)現(xiàn) 0-3000bar 的精準(zhǔn)壓力控制，針對(duì)不同濃度的 MXene 漿料可靈活匹配至優(yōu)壓力參數(shù)，既能保證團(tuán)聚體分散，又能避免壓力過高導(dǎo)致的片層破損；

2.       高效的能量利用率：獨(dú)特的腔室結(jié)構(gòu)使能量集中作用于物料分散過程，分散效率較超聲分散大幅提升，且能耗明顯降低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；

3.       穩(wěn)定的連續(xù)化運(yùn)行能力：連續(xù)運(yùn)行時(shí)的物料處理量大，能夠滿足不同規(guī)模的生產(chǎn)需求，且分散效果一致性佳，有效避免了批次間的性能差異。

三、在MXene 漿料中的應(yīng)用案例

以 Ti?AlC? 為原料，經(jīng)qfs刻蝕制備初生態(tài) MXene 漿料，將其濃縮后，采用 TRILOS 超高壓納米均質(zhì)機(jī)進(jìn)行分散處理，……（下載閱讀全文）