本报讯  近日，中国科大仿生界面材料科学全国重点实验室程群峰教授团队在《自然·材料评论》在线发表综述论文。文章将自然界中强韧一体化的鲍鱼壳珍珠层“砖–泥”结构借鉴到MXene纳米片的组装过程中，系统阐述了湿法组装过程中产生的纳米孔隙问题及其三维表征方法，提出了协同界面作用、纳米填充和限域组装三类仿生策略，介绍了热拉伸纺丝、卷对卷刮刀涂布等可量产工艺，并总结了相应材料在热管理、电磁屏蔽、骨再生、人工肌肉等应用方向的研究进展。

MXene自2011年被报道以来，单层纳米片同时具备金属级电导率、丰富的表面端基和较高的本征力学性能，已成为最受关注的二维纳米材料之一。然而，单层纳米片在被组装成宏观薄膜或纤维时，其力学性能与本征值之间存在数量级的差距，根本原因在于纳米尺度的层间孔隙。

本综述将现有应对孔隙缺陷的工作归纳为三类策略：第一类是协同界面作用，在相邻MXene纳米片之间引入氢键、离子键、共价键等多种作用力，提升层间结合强度和应力传递效率；第二类是纳米填充策略，利用0D纳米颗粒、1D纳米线或2D纳米片直接填充层间孔隙，构建致密互锁结构。这两类策略均属于被动修复策略，侧重于在结构形成之后降低孔隙率以增强载荷传递。第三类限域组装策略与之不同，针对孔隙形成的根本原因，在湿法组装的早期通过外加拉应力或纳米限域水抑制毛细收缩，从源头减少孔隙的生成。三类策略协同应用，使仿生限域组装MXene纳米复合材料的力学性能和电磁屏蔽性能得到同步改善。

图1. 仿生限域组装策略：珍珠层启发的“砖–泥”结构与MXene纳米复合材料综合性能

在规模化制备方面，本综述介绍了热拉伸纺丝与卷对卷刮刀涂布两类已实现连续制备的工艺路线，分别可在常规设备上连续制备高取向的MXene复合纤维与大面积MXene复合薄膜，为后续工业化应用奠定基础。仿生限域组装MXene纳米复合材料在热管理、电磁屏蔽、成骨再生与人工肌肉等方向均展现出明显优势。在热管理方面，高度取向的层状结构形成连续的声子输运通道，使薄膜具备优良的面内导热性能，可用于低红外特征伪装、被动辐射调温和柔性焦耳加热等场景。在电磁屏蔽方面，致密、高取向的层状结构与自由空间形成较高的阻抗失配，构成以反射为主、并伴随层间多重散射–吸收的屏蔽机制。在成骨再生方面，MXene纳米片的光热转换、抗氧化与抗菌能力，结合丝胶蛋白的生物相容性和Zn2+的成骨调控作用，可显著促进引导骨再生。在人工肌肉方面，MXene表面端基与纤维素纳米纤维之间的氢键网络在温度变化下发生可逆重排，其制备的人工肌肉纤维能量密度远超天然肌肉，展现出广阔应用前景。本综述最后展望了MXene的绿色规模化剥离技术、孔隙的功能化设计以及机器学习加速的多尺度模拟等研究方向。

李雨宸和张欣瑞为本文共同第一作者，程群峰教授为通讯作者。

（仿生界面材料科学全国重点实验室 苏州高等研究院 纳米科学技术学院科研部）