AM综述：印刷MXene器件的应用

【研究背景】              

作为2D纳米材料家族一颗冉冉升起的新星， MXenes，也就是过渡金属碳化物，氮化物以及碳氮化物，展现出了杰出的电化学，电子学，光学和力学性能。已经被广泛地应用于很多领域，如能量存储，电子学，光电子学，生物医药，传感器以及催化。与其他二维材料相比，MXenes具有一些独特的优势，如高金属导电性，杰出的分散性，表面的负电性以及亲水性，使其非常适合作为印刷应用中的所需要的墨水。近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef教授在国际顶级学术期刊Advanced Materials上发表题目为MXene Printing and Patterned Coating for Device Applications的综述文章，该综述系统地总结了MXenes通过印刷/涂覆方法，以及在不同领域中的应用，并对图形化MXenes未来的发展方向进行了展望。

【图文导读】

图1. 实现印刷/涂覆MXene器件的关键因素。

图2. 制备图像化MXene膜的主要因数基涂覆技术。

图3. 喷墨和可挤出型MXene墨水的示意图。

图4. Ti₃C₂T_x和Co-Al-LDH结构的示意图以及CV图像。丝网印刷工艺制备柔性微型超级电容器的示意图。

图5.印章印刷的MXene超级电容器的示意图。

图6. 3D打印结构的MXene。

图7. Si/MXene的复合电极。

图8.图形化的MXene纳米柱阵列。

图9.在玻璃上制备MXene的转移印刷策略。生物启发Ti₃C₂T_x-Ag-PDA/Ni⁺传感器的丝网印刷工艺示意图。MXene水凝胶的签名传感。

【总结与展望】

      本文总结了简易图形化MXene的在储能，电子，光电子，传感等领域的应用的研究进展，同时，也讨论了相应的印刷/涂覆方式以及制备过程中的关键技术。近年来图形化MXene的研究论文呈指数递增主要得益于以下两点：1）在过去的几年中，对于MXene及其分散液的处理，以及稳定性和微观形貌学上的研究愈发深入；2）对于大批量，可重复且具有成本效益的MXene生产的强烈需求，提高器件性能以促进商业化前景。在目前早期发展的阶段，只有少数打印和涂覆的方法被用来沉积和涂覆MXenes材料。尽管一些已经报道的器件具有杰出的性能，更多的研究重点应该放在从实验室研究向实际应用的大规模应用过渡。最终，研究者们需要对优化印刷/涂覆过程所使用的墨水进行详细的研究。面向未来，印刷精细结构的能力的提升会极大地提高器件的性能，更低的生产成本以及集成化的简易性，进而促进MXene基器件的小型化发展。

文献链接：

DOI: 10.1002/adma.201908486

信息来源： MXene Frontier