近日，我园何大平教授团队在二维材料制备领域取得重大突破，实现了公斤级无损MXene纳米片的扩展合成。相关研究成果以“Kilogram-Scale Water-Mediated Exfoliation Strategy for Defect-Free Single-Layer MXene Nanosheets”为题，我园为第一完成单位发表在材料科学领域TOP期刊《Advanced Materials》上。海南专项博士研究生司运发、陈子柏，以及武汉理工大学博士后史祖皓为本文的共同第一作者。

二维过渡金属碳化物（MXenes）因其卓越的导电性、亲水性和化学可调性，在电子器件、能源存储及离子分离膜等领域展现出巨大潜力。然而，MXene的制备长期受困于“质量-产量”悖论：传统高产剥离方法往往需要高能机械输入，容易引入大量晶格缺陷，导致其性能下降。

针对这一挑战，研究团队创新性的开发了一种“水介导剥离”（Water-mediated exfoliation）策略：利用水分子作为“分子剪刀”，精准调控层间锂离子的溶剂化结构，构建出饱和的Li+-H2O氢键网络，有效屏蔽层间静电引力，促进层间距的自发扩张，成功实现单层MXene纳米片的无损公斤级制备，剥离率高达约84.6%，有效地弥合了实验室合成与工业应用之间的差距。目前，在三亚崖州湾科技城管理局的支持下，该成果已依托三亚汉烯石墨烯技术研究所有限公司成功打通了从实验室到生产线的转化链路，所制备的MXene导电油墨及相关器件已成功获取首批市场商业订单。产品可广泛应用于丝网印刷或喷墨打印高容量微型超级电容器、柔性印刷电路、可穿戴式应变/压力传感器、射频天线以及生物医学电极等，展现出广阔的商业化前景。

水介导剥离策略的机理与可扩展性

 MXene纳米片的原子级结构评估

【通讯作者简介】

何大平，武汉理工大学教授、博士生导师，物理与力学学院副院长，国家级高层次人才计划入选者，英国皇家学会“牛顿学者”。现任湖北省射频微波应用工程中心主任、湖北省宏观石墨烯专业型研究所所长。主要研究方向为二维纳米材料（石墨烯、MXene等）的宏观可控制备及其在电子器件、新能源等领域的应用。近年来带领团队在Nature Chemical Engineering、Nature Communications、Advanced Materials、PNAS等国际顶尖期刊发表学术论文100余篇，授权发明专利20余项，并实现多项科研成果的产业化转化。

沈杰，武汉理工大学教授、博士生导师，国家级高层次青年人才计划入选者，中国复合材料学会智能复合材料专业委员会委员。长期从事压电、介电、铁电陶瓷及其复合材料研究。主持国家及省部级科研项目及企业委托项目10余项，相关成果应用于多款型号装备，实现关键材料进口替代。发表高水平学术论文50余篇、参与编写专著3部、获授权发明专利20项。

谭瑞，英国斯旺西大学（Swansea University）化学与化学工程系高级讲师、博士生导师。长期致力于能源材料的结构设计、分离膜技术、电化学工程及新型高能电池系统（如液流电池、固态电池）的开发与界面机制研究。相关重要研究成果发表于Nature、Nature Materials、Nature Chemical Engineering、Energy & Environmental Science、Advanced Materials等国际顶尖学术期刊。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.72943