水凝胶因其在许多应用中的潜力在最近得到了大量的关注，如人机界面，传感器，驱动器和柔性储能等。得益于其亲水性，金属导电性，高长宽比形貌和广泛的可控性能，当将二维（2D）过渡金属碳化物/氮化物（MXenes）掺入到水凝胶体系中时，可以提供令人满意的可控的特定应用性能。MXene水凝胶的一些特性受复杂的凝胶结构和凝胶化机制而影响，这需要研究者们的在纳米尺度进行深入的研究和工程设计。在另一方面，将MXene制备成水凝胶可显著提高MXene的稳定性，这通常是许多基于MXene的应用的限制因素。此外，通过简单的处理，可以获得MXene的水凝胶衍生物，如气凝胶，从而进一步扩展了其功能上的多样性。近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef教授在国际顶级综述期刊Chem Soc Rev上发表题目为：MXene hydrogels: fundamentals and applications的综述文章，总结了各种MXene基水凝胶系统的不同结构，以及凝胶化机理以及相应的驱动力。

图1. Ti₃C₂T_xMXene的通常组装策略。

图2. MXene基水凝胶的总结。

图3. 全MXene水凝胶和离子凝胶的制备过程。

图4. GO辅助的不同MXene水凝胶的合成过程。

图5. 聚合物基MXene水凝胶的合成过程。

图6. 金属离子与MXene纳米片的凝胶化过程。

图7.  MXene气凝胶的合成过程示意图。

图8. MXene基复合材料的合成过程。

图9. MXene水凝胶及其衍生物的潜在可能应用。

图12. MXene-PVA水凝胶用于传感应用。

本文总结了MXene基水凝胶的研究进展，通常，凝胶化学的一个重要属性是相互作用的组分的微小变化很容易导致功能的多样化；原则上，类似于其他水凝胶，基于MXene的水凝胶的凝胶化包括共价和非共价交联两种方式；由于缺乏对基本问题的研究，如MXene纳米片与水凝胶体系中其他组分之间的质量/电荷传输，组装过程的动力学/热力学以及各组分之间的相互作用的机理；目前基于MXene水凝胶的现有器件都是人工制备的，停留在实验室层面，难以复制或批量生产，这也是未来研究者们需要专注的方向。

文献链接：

DOI:10.1039/d0cs00022a

信息来源：MXene Frontie