水凝膠因其在許多應(yīng)用中的潛力在最近得到了大量的關(guān)注，如人機(jī)界面，傳感器，驅(qū)動(dòng)器和柔性?xún)?chǔ)能等。得益于其親水性，金屬導(dǎo)電性，高長(zhǎng)寬比形貌和廣泛的可控性能，當(dāng)將二維（2D）過(guò)渡金屬碳化物/氮化物（MXenes）摻入到水凝膠體系中時(shí)，可以提供令人滿(mǎn)意的可控的特定應(yīng)用性能。MXene水凝膠的一些特性受復(fù)雜的凝膠結(jié)構(gòu)和凝膠化機(jī)制而影響，這需要研究者們的在納米尺度進(jìn)行深入的研究和工程設(shè)計(jì)。在另一方面，將MXene制備成水凝膠可顯著提高M(jìn)Xene的穩(wěn)定性，這通常是許多基于MXene的應(yīng)用的限制因素。此外，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理，可以獲得MXene的水凝膠衍生物，如氣凝膠，從而進(jìn)一步擴(kuò)展了其功能上的多樣性。近日，沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Husam N. Alshareef教授在國(guó)際頂級(jí)綜述期刊Chem Soc Rev上發(fā)表題目為：MXene hydrogels: fundamentals and applications的綜述文章，總結(jié)了各種MXene基水凝膠系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)，以及凝膠化機(jī)理以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力。

圖1.?Ti3C2TxMXene的通常組裝策略。

圖2.?MXene基水凝膠的總結(jié)。

圖3.?全MXene水凝膠和離子凝膠的制備過(guò)程。

圖4.?GO輔助的不同MXene水凝膠的合成過(guò)程。

圖5.?聚合物基MXene水凝膠的合成過(guò)程。

圖6.?金屬離子與MXene納米片的凝膠化過(guò)程。

圖7.??MXene氣凝膠的合成過(guò)程示意圖。

圖8.?MXene基復(fù)合材料的合成過(guò)程。

圖9.?MXene水凝膠及其衍生物的潛在可能應(yīng)用。

圖10.?MXene-PVA水凝膠用于傳感應(yīng)用。

本文總結(jié)了MXene基水凝膠的研究進(jìn)展，通常，凝膠化學(xué)的一個(gè)重要屬性是相互作用的組分的微小變化很容易導(dǎo)致功能的多樣化；原則上，類(lèi)似于其他水凝膠，基于MXene的水凝膠的凝膠化包括共價(jià)和非共價(jià)交聯(lián)兩種方式；由于缺乏對(duì)基本問(wèn)題的研究，如MXene納米片與水凝膠體系中其他組分之間的質(zhì)量/電荷傳輸，組裝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)/熱力學(xué)以及各組分之間的相互作用的機(jī)理；目前基于MXene水凝膠的現(xiàn)有器件都是人工制備的，停留在實(shí)驗(yàn)室層面，難以復(fù)制或批量生產(chǎn)，這也是未來(lái)研究者們需要專(zhuān)注的方向。

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