研究背景：

二维过渡金属碳化物/氮化物MXene，以其出色的力学和界面可调性，成为超高温复合材料领域的热门二维纳米增强相。但MXene在强化金属或陶瓷时易氧化或相变，影响复合材料的力学性能和高温应用。研究者常认为MXene高温下会转变为层片状碳化物，而非保持原态。这源于MXene表面过渡金属原子层的高活性。相比之下，MXene的母相MAX相，如Ta₄AlC₃，因过渡金属与A原子间的金属键而高温稳定。若MXene表面金属层能稳定，则其结构在高温下亦可保持。Ti₃C₂T_x与TiC的结构相似性，可能通过强界面约束稳定Ti₃C₂T_x表面的Ti原子层，实现高温相稳定，并增强TiC基体的强韧性。这为MXene的高温应用提供了新思路。

成果简介：

图1(a)冻干MXene粉末、高剪切混合的含有10wt.%Ti3C2Tx的TiC粉末和TiC-10wt%MXene复合材料块体的XRD图谱。(b)TiC和(c)TiC-5wt.%MXene复合材料的横截面的SEM图像，插图为相应的高放大率图像。(d)用FIB-SEM的钨探针对层状物质进行分离取样。(e)分离的层状物质的TEM图像。(f)为(e)图中方框区域内层状物质的SAED图像。

图2 (a)在1900℃的50MPa单轴压力和无压条件下SPS烧结的TiC-50wt.%MXene复合材料的XRD图谱。(b)在50MPa的单轴压力和(d)无压下，1900℃下通过SPS烧结的TiC-50wt.%MXene复合材料断面的SEM图像。(c)为(b)中方框区域的放大，(e)为(d)中突出显示的区域的放大以及点1处的EDS结果。(f)Ti3C2O2/TiC(111)和(h)Ti3C2OF/TiC(111)界面的弛豫原子结构。(g)Ti3C2O2/TiC(111)和(i)Ti3C2OF/TiC(111)界面的差分电荷密度，其中上部为俯视图，下部为侧视图。

图3 不同MXene含量的TiC-MXene复合材料的 (a) 弯曲强度、(b) 断裂韧性和临界能量释放速率值。

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