基于二维纳米材料组装的宏观多孔结构在储能、催化、复合材料等领域应用广泛。各种成型方式，如自组装法、模板法、刮涂和印刷技术，已被用于构筑宏观材料。然而，如何精确控制多级结构并保留纳米材料独特的物化性能仍然是一个挑战。3D打印技术能准确定制宏观材料形状，但要求油墨具有合适的流变学性能。低浓度二维材料的分散液因其固有的低粘度难以满足3D打印需求，而增加浓度会致使分散液的不稳定性加剧。因此，探索多尺度结构超轻材料的3D打印技术意义重大。

  基于此，北京化工大学材料学院张好斌教授与合作者提出了一种普适性的乳液油墨制备方法，在超低二维纳米材料浓度（如MXene: 5 mg mL^-1和氧化石墨烯GO: 3.6 mg mL^-1）下油墨具有优异的流变性能和3D打印性能。在乳液体系中，油相中正电配体和水相中二维纳米材料之间的静电相互作用，促使油-水界面处二维表面活性剂的形成。而乳液液滴表面配体烷基链之间的相互作用在很大程度上决定了乳液油墨的流变特性，在超低浓度下形成动态凝胶。相较于相同固含量的分散液，乳液油墨的模量和粘度提升达3个数量级，从而实现了超轻结构材料的直接3D打印，如其密度可低至2.8 mg cm^-3（GO）和4.1 mg cm^-3（MXene）。灵活可调的多尺度材料结构赋予MXene泡沫以优异的导电、电磁屏蔽和隔热性能。 

图1.基于二维纳米材料乳液油墨打印的超轻材料。

图3.多尺度结构可调材料的打印。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03821

作者简介：

  张好斌，北京化工大学教授/博导，国家优秀青年科学基金获得者。长期从事二维纳米材料制备与功能化方法、聚合物电磁屏蔽/吸波纳米复合材料研究。在Adv Mater，Angew Chem，Adv Funct Mater，ACS Nano等国际学术期刊发表SCI研究论文85篇，授权中国发明专利10多项。相关成果被包括Science、Chem. Soc. Rev.等期刊重点引用和积极评价，论文被引用11000余次。兼聘中国材料研究学会青年工作委员会理事会理事、中国化工学会化工新材料专业委员和Wiley出版社InfoMat杂志青年编委。