2DM编辑优选：MXene基材料的打印及应用：前沿综述
文章介绍
Xiyue Chen（陈曦玥）, Ruxue Yang（杨汝雪） and Xin Wu（吴鑫）
通讯作者：
- 吴鑫，中山大学化学工程与技术学院，广东珠海，wuxin28@mail.sysu.edu.cn
研究背景：
二维材料具有单原子厚度的独特微观结构，这赋予他们非凡的机械、电学、热学和光学性能。因此，二维材料大量应用在储能、环境工程、生物医学、海水淡化、电子和光电子学等领域。新兴的二维材料，包括 MXene，氮化硼、黑磷、过渡金属硫族化物，获得了越来越多的研究关注。二维材料的繁荣发展无疑会促进纳米材料的研究，并对未来技术产生重大影响。
MXene是新兴的二维材料，具有出色的电导率、亲水性、催化性能和光电性质。因此，MXene是制造光电器件、生物传感器、催化剂、超级电容器等功能器件的理想材料。
打印技术为制造基于MXene材料的功能设备提供新的方式。打印技术智能、灵活、具有种类繁多的基底与油墨适配、精准打印高分辨率图案。与传统制造方法相比，打印技术具有许多优点，例如高灵活性，对宏观尺度和微观尺度几何形状的精确控制，无需组装、废料少、环保等。其中喷墨打印技术、墨水直接书写、立体光刻等方法已经成功应用于制造基于MXene材料的器件，展示出新颖有效的组合。此外，丝网印刷和转印也为制基于MXene材料的器件提供了新的解决方案。
研究内容：
本文旨在为读者提供基于MXene材料的打印和应用近期研究进展的最新回顾，重点聚焦于三个部分，即形成可打印的基于MXene的墨水、当前MXene的打印方法以及打印制件的应用。最后，展望了未来的挑战和研究机会，旨在为该领域的研究人员提供有用的信息。
图1 MXene材料的发展历史
第二部分综述制备可打印MXene墨水的相关信息，其中包括MXene油墨的主要组成部分、活性组分（MXene）制备方法、并探讨了目前主要制备方法的优缺点。
图2 液态MXene打印墨水
第三部分总结并讨论了可应用于MXene材料的打印方法，相关的印刷技术包括喷墨印刷、直接墨水书写、丝网印刷、转印和立体光刻。我们总结了这些技术在MXene基材料的应用，及其各自的优点和缺点。
表1 当前主流打印方法对比
第四部分我们回顾了基于MXene的材料打印研究的最新进展以及在储能和传感器中的应用。基于MXene的材料在超级电容器、电池、传感器、催化剂、光电子学等领域具有巨大的应用潜力。印刷技术能够为制造基于MXene的功能器件开辟新时代。随着MXene液体剥离技术的快速发展，以及MXene油墨稳定性和流变性能的提高，打印MXene的应用潜力将被进一步释放。
图3 储能领域应用
图4 传感器领域应用
最后，我们提出了打印MXene基材料这一研究领域的总结与展望。
作者介绍
吴鑫 副教授
中山大学
- 吴鑫，副教授，硕士生导师。主要从事纳米二维材料电化学、3D打印等方面的应用研究工作。目前以第一作者/通讯作者在Small，CARBON, Applied Physics Letters, Journal of Nuclear Materials 等材料化工类著名期刊发表高水平论文30余篇，出版英文专著一部（Springer Theses Award），授权国家发明专利1项。曾获清华大学优秀博士论文一等奖、美国焊接协会A. F. Davis Silver Medal Award。
期刊介绍
- 2022年影响因子：5.5 Citescore:11
- 2D Materials（2DM）是一本重要的高质量交叉学科期刊，将基础研究与迅速发展的新材料及应用汇集在一起。期刊从多学科的视角出发，力争涵盖石墨烯研究的各个方面，及其它二维材料的相关研究。文章内容包括：石墨烯和石墨烯衍生材料；硅和锗/锗烷氮化硼；二维拓扑绝缘子；复合氧化物；复合材料；新型二维分层结构。