使用3D打印技术将MXenes等2D材料组装成功能性3D气凝胶因其制造简单、可定制的几何和物理特性以及性能的提高而备受关注。此外，建立简单的电极制备方法，以阻止电极材料的重新堆叠或聚集，从而释放电极的性能也具有重要意义。

近日，美国堪萨斯州立大学Dong Lin，奥本大学Majid Beidaghi报道了通过三维（3D）冷冻打印（3DFP）制备出一种超轻的3D MXene气凝胶结构。

文章要点

1）这种新的制造方法将单向冷冻铸造（UFC）和按需喷墨打印相结合，以定制气凝胶的微观和宏观结构。与基于挤压的3D打印不同，3DFP不需要粘弹性剪切稀释油墨，并且可以使用水(冰)作为支撑材料来制造具有突出特征的真正3D结构。

2）研究人员对3DFP Ti₃C₂T_x气凝胶进行了机械、电气和电化学表征，以评估其在压阻传感、柔性/可穿戴电子产品和MSC器件等不同应用方面的潜力。此外，得益于喷墨3D打印方法的优点，制作了由集电器和多孔电极组成的全MXene MSC器件，其中MXene薄膜具有可控的取向。

3）由水平和垂直排列的MXene薄片组成的具有工程微结构的3D打印全MXene MSC器件证明了MXene薄片排列对MSCs电化学性能的重要性。结果表明，具有水平排列的MXenes集电层有助于提高电导率，而具有高孔隙率的垂直排列的集电层在高扫描速率下提供了更好的离子传输和改善的性能。

这项研究首次提出了一种水平和垂直排列MXene薄片的全固态MXene MSC器件。结果表明，3DFP是一种简单、直观、廉价的电极制造方法，具有极强的可定制性，可以设计电极的微观和宏观结构。

参考文献

Halil Tetik, et al, 3D Printed MXene Aerogels with Truly 3D Macrostructure and Highly Engineered Microstructure for Enhanced Electrical and Electrochemical Performance, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202104980

https://doi.org/10.1002/adma.202104980