安徽大學(xué)岳陽/王思亮團(tuán)隊(duì)在MXene材料領(lǐng)域取得多項(xiàng)突破性成果，相關(guān)研究覆蓋儲能電極設(shè)計(jì)與柔性傳感系統(tǒng)開發(fā)，為高性能電子器件研發(fā)提供了重要理論支撐和技術(shù)方案。團(tuán)隊(duì)近期在材料領(lǐng)域頂尖期刊連續(xù)發(fā)表四篇論文，系統(tǒng)展示了MXene材料在離子傳輸優(yōu)化、壓力傳感、集成傳感系統(tǒng)及多尺度孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新實(shí)踐。

針對厚電極離子傳輸效率低的難題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出梯度納米限域MXene電極結(jié)構(gòu)。通過精確調(diào)控層間距與面內(nèi)介孔的協(xié)同作用，結(jié)合原位去質(zhì)子化-再質(zhì)子化技術(shù)實(shí)現(xiàn)通道擴(kuò)展，成功制備出400微米厚電極。該電極展現(xiàn)出20.7 F/cm2的超高面電容，相關(guān)成果發(fā)表于《Advanced Materials》。這種仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈感源自自然界的分級輸運(yùn)系統(tǒng)，有效解決了厚電極中離子縱向傳輸?shù)钠款i問題。

在柔性傳感領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)受人體皮膚感知機(jī)制啟發(fā)，構(gòu)建了滲透能驅(qū)動的二維納米流體壓力傳感器。該器件通過調(diào)控離子選擇性遷移，實(shí)現(xiàn)了13.1V的高電壓輸出與115ms的快速響應(yīng)，檢測范圍達(dá)360kPa。結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，手勢識別準(zhǔn)確率提升至95.78%，為智能人機(jī)交互提供了新方案。這項(xiàng)發(fā)表于《Advanced Materials》的研究，開創(chuàng)了自供能傳感系統(tǒng)的全新范式。

進(jìn)一步拓展MXene的應(yīng)用邊界，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出基于多孔MXene漿料的3D集成觸覺傳感系統(tǒng)。每個垂直單體單元同時具備微型超級電容器與壓力傳感器功能，通過刮刀涂覆與壓印工藝制備的大面積器件，展現(xiàn)出優(yōu)異的柔韌性、低功耗特性及長期穩(wěn)定性。該系統(tǒng)應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)后，結(jié)合深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基于按壓行為特征的精準(zhǔn)身份識別，相關(guān)成果載于《Nano-Micro Letters》。

在基礎(chǔ)研究層面，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)綜述了MXene多尺度孔結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑策略，深入解析了微孔、介孔和大孔的協(xié)同作用機(jī)制。該綜述發(fā)表于《Materials Today》，詳細(xì)闡述了不同孔徑結(jié)構(gòu)對離子傳輸效率、活性位點(diǎn)暴露及電解液潤濕性的影響，為MXene材料的理性設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。

這系列研究形成了從基礎(chǔ)機(jī)理到器件創(chuàng)新的完整鏈條，不僅推動了MXene材料在儲能與傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，更為下一代柔性電子器件的集成化設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵技術(shù)突破。研究團(tuán)隊(duì)通過跨學(xué)科交叉融合，在材料設(shè)計(jì)、制備工藝與系統(tǒng)集成方面建立了完整的技術(shù)體系。