安徽大学岳阳/王思亮团队在MXene材料领域取得多项突破性成果,相关研究覆盖储能电极设计与柔性传感系统开发,为高性能电子器件研发提供了重要理论支撑和技术方案。团队近期在材料领域顶尖期刊连续发表四篇论文,系统展示了MXene材料在离子传输优化、压力传感、集成传感系统及多尺度孔结构设计方面的创新实践。
针对厚电极离子传输效率低的难题,研究团队开发出梯度纳米限域MXene电极结构。通过精确调控层间距与面内介孔的协同作用,结合原位去质子化-再质子化技术实现通道扩展,成功制备出400微米厚电极。该电极展现出20.7 F/cm²的超高面电容,相关成果发表于《Advanced Materials》。这种仿生结构设计灵感源自自然界的分级输运系统,有效解决了厚电极中离子纵向传输的瓶颈问题。
在柔性传感领域,团队受人体皮肤感知机制启发,构建了渗透能驱动的二维纳米流体压力传感器。该器件通过调控离子选择性迁移,实现了13.1V的高电压输出与115ms的快速响应,检测范围达360kPa。结合深度学习算法,手势识别准确率提升至95.78%,为智能人机交互提供了新方案。这项发表于《Advanced Materials》的研究,开创了自供能传感系统的全新范式。
进一步拓展MXene的应用边界,团队研发出基于多孔MXene浆料的3D集成触觉传感系统。每个垂直单体单元同时具备微型超级电容器与压力传感器功能,通过刮刀涂覆与压印工艺制备的大面积器件,展现出优异的柔韧性、低功耗特性及长期稳定性。该系统应用于智能门禁系统后,结合深度学习技术实现了基于按压行为特征的精准身份识别,相关成果载于《Nano-Micro Letters》。
在基础研究层面,团队系统综述了MXene多尺度孔结构的构筑策略,深入解析了微孔、介孔和大孔的协同作用机制。该综述发表于《Materials Today》,详细阐述了不同孔径结构对离子传输效率、活性位点暴露及电解液润湿性的影响,为MXene材料的理性设计提供了理论指导。
这系列研究形成了从基础机理到器件创新的完整链条,不仅推动了MXene材料在储能与传感领域的应用,更为下一代柔性电子器件的集成化设计提供了关键技术突破。研究团队通过跨学科交叉融合,在材料设计、制备工艺与系统集成方面建立了完整的技术体系。