在防伪与信息安全快速发展的今天，如何在保证高安全等级的前提下，同时实现材料的可持续性与制造工艺的可扩展性，成为全球材料科学与电子器件领域共同面临的挑战。许多现有防伪器件往往依赖单一刺激才能被识别，难以应对复杂多变的使用环境，而主体材料不可降解的问题也使其在环境端造成累积负担。能够兼具多模态读取、结构稳定、可印刷制造与按需降解的防伪材料体系仍然十分稀缺。

  针对这一系列亟待解决的问题，四川大学卢灿辉教授、周泽航副研究员联合德国德累斯顿工业大学/马普微结构物理研究所博士后郭泉泉博士，设计了一种基于 MXene 与 TEMPO 氧化纤维素纳米纤维（TOCNF）的复合印刷体系。通过利用 MXene 出色的光热、电热响应性能与其在红外波段的低发射率特性，并结合 TOCNF 构建稳定的氢键网络以改善墨水的流变性质与机械性能，团队成功实现了可规模化丝网印刷加工、多刺激响应以及按需快速降解的功能化防伪器件。这一体系不仅能够在可见光、红外以及电刺激条件下呈现多模可控的显隐转换，还可通过 H₂O₂ 处理在短时间内实现完整降解，兼具高制造可行性与环境友好性。研究为下一代柔性防伪电子器件提供了一种可持续的集成式材料方案。

  2025年11月20日，该研究以“Screen-printed multifunctional anti-counterfeiting MXene-based device with ultra-fast on-demand degradability”为题发表在 Advanced Functional Materials上（Adv. Funct. Mater. 2025, e20258）。四川大学为第一完成单位，德累斯顿工业大学博士研究生冯诗艺、四川大学硕士研究生许根睿为共同第一作者，四川大学卢灿辉教授、周泽航副研究员及德累斯顿工业大学/马普微结构物理研究所博士后郭泉泉博士为共同通讯作者。

图1 MXene-TOCNF 多刺激响应与快速降解器件示意图

图2 M-T 复合墨水流变性能与涂层力学/结构稳定性表征

  研究首先制备了具有出色流变性能的 MXene–TOCNF 复合墨水。在 TOCNF 的牵引下，MXene 片层形成稳定的氢键网络结构，使墨水兼具适合丝网印刷加工的剪切变稀行为与极佳的触变性。复合膜的杨氏模量与硬度大幅提升，纳米划痕实验中界面黏附力显著增强，表现出优异的结构稳定性，为高分辨率图案的高保真印刷提供了可靠基础。

图3 M-T 涂层的红外隐身与隐蔽信息识别防伪性能

  得益于 MXene 在红外波段的低发射率特征，团队构建了肉眼不可见的隐形红外二维码。在可见光条件下，黑色基底上的黑色 MXene 图案几乎无法辨识，而在中红外热像仪下能够清晰呈现并实现扫码识别。这种在可见光不可观测、但可通过红外实现读取的双重编码策略显著提升了防伪安全等级，在身份验证、隐藏式信息存储等场景展现出独特优势。

  此外，该器件在光刺激与电刺激下均能快速实现可逆显隐切换。MXene 的光热与电热效应使图案区域温度迅速升高，导致材料透光特性发生变化，从而使图案短暂显现；当刺激移除后，图案又会重新隐去。经过百次循环显隐测试后性能依然稳定，显示出良好的可重复性与可靠性，为智能防伪标签与交互式加密信息提供了可行方案。

  在器件可持续性方面，这一体系展现了目前 MXene 功能材料中罕见的快速降解能力。在 H₂O₂ 辅助超声环境下，印刷图案可在约 200 秒内完全降解，且细胞实验表明降解产物具备良好的生物相容性，为一次性防伪标签、医疗贴片与可消失式身份认证材料提供了环保友好的选择。

图4 M-T 涂层在 H₂O₂ 中的快速降解与生物相容性评估

  整体而言，该研究基于可扩展的丝网印刷工艺构建了一个集多模态响应、高机械性能与按需快速降解于一体的 MXene 功能体系。材料设计兼顾了安全性、可持续性和制造可行性，为柔性防伪电子器件及未来的可持续安全技术提供了新的研究思路与实现路径。

  该工作是研究团队近期关于MXene/纳米纤维素复合功能材料的加工制备与功能化应用相关研究的最新进展之一。本团队长期围绕 MXene/CNF 复合材料的加工制备、界面耦合与宏观组装方面的研究，形成了“材料设计-流变调控-大尺度制备-多场景功能应用”的研究路线。重点包括以MXene 与 TEMPO 改性纳米纤维素 CNF 的耦合为核心，通过喷涂分层组装(ACS Nano 2021, 15, 12405-12417)、湿磨/共磨一锅法(Compos. Part A 2022, 157, 106907)、湿法刮涂(ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 36060?36070)等低成本高产工艺实现高取向、高密度层状结构的薄膜与纸基材料；在界面工程方面，CNF 的–COOH /–OH与 MXene 的 –OH/–O/–F 等官能团通过氢键及离子端交联等手段有效抑制MXene重堆叠、增强界面结合与力学性能，并通过引入Ni²⁺/SA 的金属配位交联进一步提升层间粘结与结构热稳定性(J. Mater. Chem. C 2019, 7, 9820) ；在功能应用方面，所制备的 MXene/CNF 复合膜在电导、热管理、微波电磁屏蔽 EMI、以及电/光热去冰等方面表现出显著优势(Cellulose 2020, 27, 7475–7488)，且通过工艺放大和取向调控实现了大面积可制备性与可重复性，相关工作形成了从材料合成、界面调控到器件示范的完整研究体系，为 MXene/CNF 复合功能材料的产业化应用奠定了方法学基础。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202520258