MXenes通常具有高金屬導(dǎo)電性、優(yōu)異的親水性、可調(diào)節(jié)的層間間距和高電荷存儲容量，在微型超級電容器領(lǐng)域表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢。MXene的親水性和由表面官能團(tuán)帶來的高負(fù)電荷（zeta電位約為-38 mV），使其可以在水性和有機(jī)溶劑中形成穩(wěn)定的膠體分散體，拓展了其在溶液加工過程中的應(yīng)用，包括涂層、印刷，有利于高性能MXene基微型超級電容器（MXene MSCs）的直接構(gòu)建。同時(shí)，將MXene MSCs整合到功能性微電子器件中也是其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力，這需要MXene MSCs與其他功能器件在制造和功能上的相互兼容。對此，西南交通大學(xué)楊維清教授及其博士研究生黃海超等人從油墨流變學(xué)、微電極設(shè)計(jì)和集成系統(tǒng)等方面總結(jié)了MXene微型超級電容器的最新進(jìn)展，闡明了當(dāng)前開發(fā)高性能MXene MSCs的面臨的挑戰(zhàn)和前景。

圖1.MXene MSCs概述:可調(diào)節(jié)MXenes油墨、平面內(nèi)MXene MSCs及其集成系統(tǒng)。

1.MXene墨水的流變性

油墨成分的組成和各成分之間的協(xié)同作用決定了油墨的流變特性，它很大程度上決定了印刷結(jié)果是否具有一致性和可重復(fù)性。MXene油墨大體可以分為水系和有機(jī)油墨。MXene水系油墨的流變性和多種因素有關(guān)，包括單層和多層MXene，墨水濃度，MXene片尺寸，和不同分散體等MXene在有機(jī)溶劑中的流變性與與水分散體類似，但相關(guān)的研究較少。

MXene的親水性的表面官能團(tuán)和負(fù)的zeta電位賦予了MXene在極性溶劑中的穩(wěn)定分散性，這有利于MXene通過溶液加工技術(shù)來構(gòu)建微型超級電容器。目前，MXene MSCs的工作主要集中MXene改性、插層/復(fù)合、微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3D，非對稱結(jié)構(gòu)等）等方面，旨在進(jìn)一步提升器件的面積能量密度，滿足實(shí)際應(yīng)用場景的需求。

通過溶液加工過程制造MXene MSCs的方法，包括噴涂/旋涂、3D打印、墨水書寫、圖案涂覆、絲網(wǎng)印刷等涂層和印刷技術(shù)。

目前，MXene MSCs的焦點(diǎn)主要集中在制造技術(shù)和電極材料的優(yōu)化上，對功能性集成關(guān)注較少。首先，為了滿足不同應(yīng)用場景的需求，MXene MSCs往往需要通過串并聯(lián)來獲得更高的輸出電壓或者更高的儲能容量。MXene基微型超級電容器集成系統(tǒng)的供能方式主要有納米發(fā)電機(jī)、太陽能電池以及無線充電等。MXene MSCs的功能化集成主要體現(xiàn)在微傳感、濾波、光電探測以及電磁屏蔽等方面。其中，多功能集成系統(tǒng)中MXene MSCs模塊的性能如表1所示。