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Nature Commun：MXene 墨水的最新应用

先丰纳米

2019-10-29

无添加剂的MXene墨水可打印微型超级电容器

将功能材料配置成墨水通过印刷方式直接制备复杂图形电极和柔性器件为微型超级电容器（MSC）供了一种灵活可靠的制备方式。在大多数印刷油墨中，通常需要添加剂来调节活性材料的分散性以及油墨的流变特性，以提高薄膜的印刷性和功能性。然而，添加剂的去除通过需要热烧结或溶剂烧结等工艺，会使得使器件制造工艺更加复杂。德雷塞尔大学Yury Gogotsi、都柏林圣三一学院Valeria Nicolosi和Chuanfang Zhang团队报道了无添加剂、浓缩MXene油墨的配方可用于直接印刷工艺，并且具有高印刷效率和空间均匀性。

研究者展示了水性和有机两种类型的二维碳化钛（Ti3C2Tx）MXene油墨，在没有任何添加剂或二元溶剂体系的情况下，分别用于挤出印刷和喷墨印刷。基于全MXene印刷的微型超级电容器的能量密度和体积电容比现有的喷墨/挤出印刷活性材料大几个数量级。多功能直接油墨印刷技术突出了无添加剂MXene油墨的前景。

Additive-freeMXene inks and direct printing of micro-supercapacitors.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09398-1

基于MXene墨汁的高载量高面容量的锂离子电池硅负极

张传芳研究员所利用团队已开发的高浓度MXene水系粘稠墨汁、 MXene纳米片本身的独特理化性质，通过直接把硅粉与粘稠墨汁在水中相混，利用商用的涂布工艺，在无额外导电剂和粘结剂的情况下，构筑了高载量的MXene/Si 复合电极（厚度高达450微米），取得了高达23.3 mAh/cm2的面容量，远远超过前人所报道的硅电极的面容量，且电极制备工艺简单，与商用的涂布工艺完全兼容，可以规模化生产，具有巨大的潜在应用价值。

其中高质量、大尺寸的单层MXene纳米片可以有效的包裹住Si颗粒，形成三明治式结构。连贯的三维骨架导电网络不但为离子、电子的迅速传送提供了可能，而且提供优异的机械特性，吸收弯曲和Si颗粒膨胀收缩时所带来的应力，从而得到柔性、高载量的MXene/硅基负极材料。