安徽大学岳阳副传授协做在MXene基微型器件范畴获得系列停顿

二维层状素材MXenes凭仗金属导电性、高亲水性和大比外表积等优势，吸引了科研工做者们越来越多的存眷。得益于那些优势，MXenes被认为是微型储能单位十分有合作力的关键素材之一。

安徽大学物量科学与信息手艺研究院岳阳副传授及其协做者前期总结了基于Ti3C2Tx MXene的柔性可穿戴电子设备，综述了MXene的造备办法、根本属性和组拆办法以及器件多功用集成的新趋向。相关功效颁发于ACS Nano 2022, 16, 1734-1758。在前期文献大量调研的根底上，他们将MXene做为电极素材组拆成锌离子微电容器（ZIMCs）用于可穿戴电子设备范畴获得一系列停顿。起首，通过肼蒸汽诱导复原造备了MXene/rGO基泡沫，可实现密度（100-360 mg cm-3）和孔径（5.08-61.04 μm）的切确调剂，实现了泡沫素材密度和孔隙率的平衡。相关功效颁发于Energy Storage Mater., 2022, 50, 444-453。为进步锌离子微电容器的能量密度和机械性能，称心小型化和自供电电子系统的快速开展和模块化。在此根底上，操纵低成本的刮刀涂层和发泡手艺，创造性地组拆了具有复合 蜂窝 三维（3D）收集构造的柔性ZIMCs。相关功效颁发于Energy Storage Mater., 2023, 55, 754-762。为进一步验证那种具有复合蜂窝三维（3D）收集构造的储能效果，以此收集构造为基底别离以MXene为电容型电极，V2O5-PANI复合素材为电池型电极，组拆了同时具备高机械性能和储能才能的ZIMCs。相关功效颁发于Chem. Eng. J., 2023, 457, 141339。

在以上大量研究工做的根底上，他们近期受天然界普及存在的默里定律的灵感恩发，即生物体百年来进化出的高度分级构造用以实现有效扩散和更大化传量，修建了跨微-介-大孔分级互连的多孔MXene电极（图1）。基于该MXene电极的锌离子微电容器表示出高达410 mF cm-2的面积比电容，且在2100 µW cm-2的功率密度下，实现了高达103 µWh cm-2的能量密度。本文为电极素材（不限于MXene）实现超短的离子扩散通道和更大的传输效率供给了一个有效的战略，可用于下一代高性能能量存储。相关研究功效以“Nature-Inspired Interconnected Macro/Meso/Micro-Porous MXene Electrode”为题在国际期刊 Advanced Functional Materials上颁发。

图1. 跨微-介-大孔分级互连的多孔MXene电极的造备流程。

上述研究得到国度天然科学基金、安徽省天然科学基金、安徽大学科研启动经费和安徽省信息素材与智能传感尝试室开放基金等项目标撑持。安徽大学硕士研究生王梦洁、汪泳欣、卫志超、李傲和本科生张红运别离为第一做者，安徽大学均为第一或零丁通信单元。

来源：安徽大学

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