在高能量密度电化学体系中，厚电极的高效离子传输始终是一个核心难题。针对此问题，安徽大学岳阳/王思亮团队提出了梯度纳米限域MXene电极，通过多尺度层间距的精确调控结合面内介孔，实现了纵横离子传输的协同耦合。研究还引入原位去质子化-再质子化策略，使通道准永久扩展，并开发了可扩展的组焊方法制备400 µm厚电极，超高面电容达20.7 F cm⁻²。相关研究成果以“Nature-Inspired MXene Electrode with the Highly Interconnected Gradient Nanoconfined Architecture”为题发表在材料领域国际知名期刊《Advanced Materials》（DOI：10.1002/adma.202511444）上。安徽大学博士研究生王梦洁为论文第一作者，物科院岳阳副教授、集成电路研究院王思亮副教授和湖北汽车工业学院马亚楠教授为共同通讯作者，安徽大学为第一通讯单位。
图1 梯度纳米限域MXene电极的设计思路
同时，团队在离子电子学压力传感器方向取得重要进展。受人体皮肤启发，开发了一种由渗透能直接驱动的新型压力传感器，通过二维材料的纳米流体效应调控离子选择性迁移，实现了高电压输出（13.1 V）、快速响应（115 ms）和宽广检测范围（360 kPa）。结合深度学习算法，传感器实现了95.78%的手势识别准确率，为智能人机交互开辟了新路径。相关研究成果以“Osmotic Energy Directly Driving Flexible All-Solid-State 2D Nanofluidic Pressure Sensors”为题发表在材料领域国际知名期刊《Advanced Materials》（DOI：10.1002/adma.202506990）上。安徽大学22级硕士研究生于庚辰为论文第一作者，物科院岳阳副教授、集成电路研究院王思亮副教授和湖北汽车工业学院马亚楠教授为共同通讯作者，安徽大学为第一通讯单位。
图2 渗透能直接驱动的压力传感器的设计思路
在此基础上，团队进一步受人体皮肤触觉感知机制启发，报道了一种基于多孔MXene浆料的柔性单片式3D集成触觉传感系统，其中每个垂直单体单元同时兼具微型超级电容器与压力传感器的功能。通过刮刀涂覆与压印工艺制备的大面积器件展现出优异的柔性、低功耗、快速响应和长期稳定性能。团队将该传感阵列应用于智能门禁系统，结合深度学习技术实现了基于用户独特按压行为的精准身份识别。相关研究成果以“Flexible Monolithic 3D‑Integrated Self‑Powered Tactile Sensing Array Based on Holey MXene Paste”为题发表在材料领域知名期刊《Nano-Micro Letters》（DOI：10.1007/s40820-025-01924-9）上。安徽大学博士研究生王梦洁为论文第一作者，物科院岳阳副教授、集成电路研究院王思亮副教授和湖北汽车工业学院马亚楠教授、徐利老师为共同通讯作者，安徽大学为第一通讯单位。
图3 一体化集成的发展过程以及三维垂直集成系统的优势
最后，团队在MXene多尺度孔结构综述方面系统总结了微孔、介孔和大孔协同设计的构筑策略，深入解析了不同孔径在提升离子传输效率、暴露活性位点、增强电解液润湿性等方面的作用机制。该综述以“Multiscale porous structured MXene: Synthesis, Design and Applications in Batteries and Supercapacitors”为题发表在材料领域国际知名期刊《Materials Today》（DOI：10.1016/j.mattod.2025.05.021）上。安徽大学23级硕士研究生陈晨为论文第一作者，物科院岳阳副教授、集成电路研究院王思亮副教授和湖北汽车工业学院马亚楠教授为共同通讯作者，安徽大学为第一通讯单位。
图4 微孔、介孔和宏孔MXene电极的示意图及其对电化学性能的影响
这一系列工作不仅推动了MXene在储能和传感领域的发展，也为新型柔性电子器件和高性能储能系统的一体化集成设计提供了重要理论与实践参考。
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