齐鲁工大吉兴香教授/北林马明国教授《Chem. Eng. J.》：MXene/纤维素复合材料 - 设计策略和多样化应用

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纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物，因其天然丰度、良好的生物降解性、生物相容性和可持续性而成为制备多功能复合材料的诱人基材。MXene作为一类新型二维纳米材料，具有优异的导电性、丰富的端基以及独特的层状结构。纤维素和MXene结合形成复合材料，是传统材料与新兴材料的复合，是有机材料与无机材料的复合，可以结合两者的优点，具有潜在的应用前景。近年来，众多科技工作者致力于开发具有杰出功能和灵活结构的MXene/纤维素复合材料，取得了积极进展。

齐鲁工业大学吉兴香教授与北京林业大学马明国教授团队在《Chemical Engineering Journal》上发表题为“Emerging MXene/Cellulose Composites: Design Strategies and Diverse Applications”的综述论文。该论文系统总结了目前MXene/纤维素复合材料的制备策略及多样化应用，阐述了纤维素在MXene/纤维素复合材料中的重要作用，综述了MXene/纤维素复合材料在多个领域的重要应用，并对MXene/纤维素复合材料未来的研究方向提出了展望。MXene/纤维素复合材料的优异性能为探索新的应用途径提供了可能。

图1. MXene/纤维素复合材料的制备及应用

总结了MXene/纤维素复合材料的制备策略

具有不同形态和结构的MXene/纤维素复合材料制备策略灵活多样，通过不同制备策略可以制造出纤维、薄膜、水凝胶、气凝胶和泡沫等多种复合材料。本论文系统总结了MXene/纤维素复合材料湿纺、同轴纺丝、真空过滤、浸涂、喷涂、冷冻干燥、交链、3D打印等多种制备策略。

Fig. 2. MXene/纤维素复合材料的制备策略

阐述了纤维素在复合材料中的重要作用

纤维素在MXene/纤维素复合材料中，可以作为基材/结构网络，以提高MXene的灵活性和可加工性，并通过适当的结构设计拓展MXene的应用领域。本论文详细阐述了纤维素对MXene/纤维素复合材料的独特贡献和重要作用。

总结了MXene/纤维素复合材料在多个领域的重要应用

本论文总结了MXene/纤维素复合材料在电磁屏蔽、致动器、传感器、摩擦纳米发电机、离子电池、超级电容器以及水处理等多个领域的重要应用。随着MXene/纤维素复合材料的进一步发展，新的应用领域不断涌现，包括光热、生物医用、柔性可穿戴等领域。

Fig. 3. MXene/纤维素复合材料的应用

对MXene/纤维素复合材料未来的研究提出了展望

1、制备策略需要进一步优化。MXene/纤维素复合材料的性能与MXene在复合材料中的分布密切相关，制备策略如直接浸涂和喷涂可能会使MXene分散不均匀。复合材料的大规模制备为其应用提供了可能性。因此，寻求合适的制备策略大规模制备MXene/纤维素复合材料以满足实际应用需求是非常必要的。

2、MXene/纤维素复合材料的表面/界面复合机理需要进一步揭示。探索表面官能团与MXene/纤维素的物理/化学性能之间的内在关系非常重要。纤维素易于改性和整合的特性使其能够制造具有可调控微观结构和性能的功能复合材料。通过调节MXene的表面官能团与改性纤维素的有机结合，基于表面/界面复合机理有望设计出具有高性能新型复合材料。

3、MXene/纤维素复合材料新的应用场景需要进一步拓展。现阶段MXene/纤维素复合材料主要应用于电磁屏蔽、柔性传感器、储能以及水处理等领域，拓展MXene/纤维素复合材料在催化剂、光热疗法、植入式设备等其他应用领域至关重要。

文章链接：

Wei Zhang, Xing-Xiang Ji*, Ming-Guo Ma.* Emerging MXene/Cellulose Composites: Design Strategies and Diverse Applications. Chemical Engineering Journal, 2023, 458, 141402.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141402

通讯作者简介

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吉兴香教授简介：齐鲁工业大学生物基材料与绿色造纸国家重点实验室教授、博士生导师。国家万人计划科技部科技创新领军人才，山东省泰山学者青年专家、山东省造纸学会常务理事。获国家技术发明二等奖1项，教育部科技进步一等奖1项，山东省技术发明一等奖1项，山东省专利一等奖1项。主要从事制浆造纸生物技术、农林废弃物高值化利用技术和生物质资源化利用技术等方面的研究。

马明国教授简介：北京林业大学材料科学与技术学院教授、博士生导师。已发表SCI收录论文100余篇，发表的论文被他人引用6000余次，单篇最高被引次数630，H-Index指数41，获授权发明专利14件，被邀请撰写综述论文34篇，参与编写英文专著章节14部。主要从事多功能柔性可穿戴智能纤维织物研究。

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