本研究重点是使用直接墨水书写 (DIW) 方法制造具有不同 MXene 浓度（1、2、5 和 10 wt%）的 3D 打印壳聚糖/Ti3C2Tx-MXene 气凝胶。将墨水冷冻干燥以形成气凝胶，FTIR 和 XRD 分析证实了壳聚糖和 MXene 分子之间的相互作用，从而增加了 MXene 纳米片之间的间距。流变测试表明剪切稀化行为得到改善，增强了可打印性。更高的 MXene 含量提高了电导率、介电性能和电磁干扰 (EMI) 屏蔽效能，其中 10 wt% MXene 气凝胶实现了 27 dB 的 EMI 屏蔽效能。热导率最初降低，但后来随着 MXene 浓度的提高而增加。机械测试表明，随着 MXene 的增加，杨氏模量和拉伸强度增强，但断裂伸长率降低。打印的气凝胶用于摩擦纳米发电机 (TENG)，输出电压从纯壳聚糖气凝胶的 22 V 增加到 2 wt% MXene 的 110 V，电流增加幅度略低。但是，超过 2 wt% MXene 会导致性能下降。这项研究突出了打印气凝胶在能量收集、EMI 屏蔽和隔热应用方面的潜力。
 
 
图 1. 3D打印壳聚糖/MXene气凝胶的制备。
 


图 2. (a) 壳聚糖/MXene 墨水的粘度随频率变化，(b) 储能和损耗模量随应变变化。(c-d) 3D 打印壳聚糖/MXene 气凝胶的图像。
 
 

图3. (a) 印刷气凝胶的 FTIR 光谱，(b) MAX、MXene、壳聚糖和印刷壳聚糖/MXene 气凝胶的 XRD 图案。印刷的 (c) CS 和 (d) CM10 的 SEM 图像。
 
 
 
图 4. 3D 打印壳聚糖/MXene 气凝胶的 (a) 宽带交流电导率、(b) 介电常数和 (c) 介电损耗。
 
 

图 5. 3D 打印壳聚糖/MXene 气凝胶在 (a) 8-12 GHz 下的 EMI 屏蔽效能 (b) SER、SEA 和 SET 的贡献，(c) R、A 和 T 的贡献，以及 (d) 打印气凝胶中 EMI 屏蔽机制的示意图。
 
 
图 6. 3D 打印壳聚糖/MXene 气凝胶的 (a) 热导率和 (b) 应力-应变曲线。
 
 

图 7. (a) TENG 层的示意图，(b) 3D 打印壳聚糖和壳聚糖/MXene 气凝胶的开路电压曲线，(c) 3D 打印壳聚糖和壳聚糖/MXene 气凝胶的电流曲线。
  
        相关科研成果由多伦多大学Chul B. Park, Mohini Sain等人于2025年发表在Carbohydrate Polymers上。原文：Lightweight 3D-printed chitosan/MXene aerogels for advanced electromagnetic shielding, energy harvesting, and thermal management
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.123252

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