在国家自然科学基金项目（批准号：52125302、22075009、51961130388）等资助下，北京航空航天大学程群峰教授团队在高分子纳米复合材料领域取得新进展，相关研究成果以“高强度可伸缩桥联诱导致密化碳化钛薄膜（High-strength scalable MXene films through bridging-induced densification）”为题，于2021年10月1日在《科学》（Science）上发表。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg2026。
轻质高强高分子纳米复合材料是解决航空航天领域小型化、轻量化等瓶颈问题的重要材料，二维碳化钛纳米片具有优异的力学和电学性能，但是碳化钛高分子纳米复合材料的性能远低于预期值。程群峰教授团队研究发现影响碳化钛高分子纳米复合材料性能的一个关键因素是孔隙，研究团队采用聚焦离子束-扫描电子显微镜和纳米X射线断层扫描（nano-CT）等技术重构了碳化钛高分子纳米复合材料的真实结构，颠覆了高分子纳米复合材料的紧密堆积结构的传统认知。研究团队发展了一种简单有效降低孔隙率的有序界面交联策略，大幅提高了碳化钛高分子纳米复合材料的力学性能，同时提高了复合材料的耐疲劳、抗氧化、抗应力松弛性能。
该项开创性研究成果对高分子纳米复合材料研究领域的发展具有里程碑意义，其核心是发现并大幅降低了高分子纳米复合材料中长期被忽视的孔隙缺陷，颠覆了高分子纳米复合材料紧密堆积结构的传统认知，为其他纳米材料的组装提供了新的启示。该工作也为将来从孔隙缺陷角度研究高分子纳米复合材料结构与性能的构效关系奠定了基础。
图1 桥联前后碳化钛高分子复合薄膜的结构对比：（A）、（B）分别是碳化钛（MXene）、有序桥联碳化钛高分子（SBM）薄膜的结构模型和三维结构重构（蓝色部分代表孔隙）