香港城市大学杨勇教授团队：基于聚合物制造二维金属和陶瓷纳米材料

近日，香港城市大学杨勇教授团队在AMR发表述评文章“Polymer-Based Fabrication of 2D Metallic and Ceramic Nanomaterials”，重点介绍了课题组开发的聚合物表面屈曲剥离方法（PSBEE）在二维纳米材料制备方面的优势，为生产多样化和具有重要技术意义的二维纳米材料提供了可能，为各种实际应用开辟了新的途径。

关键词：二维纳米材料，聚合物表面屈曲剥离，异质微观结构

The polymer surface buckling enabled exfoliation (PSBEE) method offers a straightforward, efficient, and cost-effective technique for synthesizing a wide range of 2D nanomaterials with precise control over their sizes, shapes, and morphologies.

聚合物表面屈曲剥离 (PSBEE) 方法是一种简单、高效且经济实惠的技术，可用于合成各种二维纳米材料，并且能够精确控制其尺寸、形状和形态。

01 文章内容简介

自2004年成功剥离单层石墨烯这一突破性成就以来，二维纳米材料领域得到了快速的发展。这些二维纳米材料由于其极高的表面积与体积比而表现出卓越的机械、物理和化学性能。鉴于此，我们组开发了一种聚合物表面屈曲剥离（PSBEE）方法来制造二维纳米材料。这种自下而上的方法是一种简单、高效、经济实惠且无需化学蚀刻的方法，精确控制其尺寸、形状和形态。此外，PSBEE 不仅可以制造二维单质纳米材料，还可以制造成分复杂的二维纳米材料，例如二维金属玻璃纳米材料、二维高熵合金纳米材料和二维陶瓷纳米材料。通过PSBEE方法制备的二维纳米材料具有较大的表面积、较高的表面积与体积比、优越的可变形性、独特的纳米结构以及出色的机械性能和功能性能，因此在许多先进领域中具有广阔的应用前景。这些材料在电催化和储能等领域显示出巨大的应用潜力。

02 AMR：请问您选择该领域的初心是？

作者团队：

与三维块体材料相比，二维纳米材料具有独特的性能，例如优异的化学性质和物理性质（即较高的电导率和热导率，卓越的机械强度等）。并且，二维纳米材料已在传感、催化、柔性电子设备、光学设备、生物医学应用和能量存储等先进应用中展现出巨大应用潜力。因此，我们希望找到一种更加简单、高效、经济高效且环保的方法，实现二维纳米材料的大规模生产，以此来探索并应用于更多的先进领域。这就是我们开发PSBEE方法的重要原因。

03 AMR：您对该领域的发展有何种愿景？

作者团队：

PSBEE方法在大规模生产、生产效率和能耗方面具有显著优势，非常适合未来的工业应用。二维纳米薄膜材料的形式极大地增加了材料的比表面积和柔性，使得二维纳米材料非常适合用于设计新型瞬态电子器件、柔性电子器件，比如说电子皮肤、微型传感器、物联网等方面。另一方面，生物相容性二维纳米材料（包括钛基纳米膜等材料）的开发，在医学和生物领域具有巨大的应用潜力。这些纳米膜可在组织工程、生物传感、生物成像、生物机器人和再生医学等领域得到广泛应用。总的来说，我们相信通过对PSBEE方法的持续探索和应用，新型二维纳米材料将在未来有进一步的发展，并使其应用在未来几年得到扩大。

作者团队简介

杨勇，香港城市大学机械工程系教授。2001年获得北京大学力学学士学位，2003年获得香港科技大学硕士学位，2007 年获得普林斯顿大学机械与航空航天工程博士学位。主要研究兴趣是先进结构材料的发展和力学行为，例如金属玻璃、高熵合金和高温合金。最近的研究兴趣扩展到材料信息学、低维金属/陶瓷和机械超材料。

姚亦雨，香港城市大学机械工程系博士研究生。2020年获得华东理工大学学士学位，2023 年获得香港城市大学硕士学位。研究兴趣集中在二维金属纳米材料的结构/功能复合材料。

朱文清博士，香港城市大学机械工程系博士后。2022年获得北京大学博士学位，目前为香港城市大学博士后研究员，研究兴趣包括纳米力学、无序合金和二维材料的力学行为。

滕云博士，香港城市大学机械工程系博士后。2022年于西安交通大学获得博士学位，现为香港城市大学博士后研究员，研究兴趣为二维纳米材料的力学性能、变形和断裂。

李传政，上海交通大学机械与动力工程学院博士研究生。2019年毕业于山东大学，现为上海交通大学博士研究生，研究方向为金属薄膜及涂层材料的力学性能、变形及断裂。

扫码阅读杨勇教授团队的精彩Account文章：

Polymer-Based Fabrication of 2D Metallic and Ceramic Nanomaterials

Yiyu Yao, Wenqing Zhu, Yun Teng, Chuanzheng Li, and Yong Yang*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.4c00122

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