二维纳米材料的电荷和载流子的层间传输是决定储能应用中材料和器件性能的重要参数。

近日，受竹膜的自然结构和超快的水/电解质传输特性的启发，澳大利亚昆士兰科技大学Ziqi Sun报道了通过合理的表面和层间工程，发展了一种具有多级离子传输通道的2D-2D石墨烯基异质结构仿生膜。

文章要点

1）以石墨烯、超薄2D Co₃O₄纳米片和碳纳米管（CNTs）为原料，通过混合溶液过滤或逐层（LBL）过滤制备了具有不同表面润湿状态和多层层间间距分布的2D-2D石墨烯/金属氧化物基自支撑膜电极。

2）所制备的仿生膜显示出明显的多级层间间距分布，其中密堆积层的层间间距小于5 nm，具有许多开放通道的外层的层间间距高达2200 nm。由于仿生膜的多级通道有助于液体电解质通过较大通道的快速润湿和渗透，以及通过纳米通道的快速限制层间离子传输，因此这种仿生膜特别是高度调控的LBL膜具有超湿行为和超快离子传输特性。

3）研究人员将其应用于电化学锂离子储能器件中，其表现出极大的容量、循环稳定性和高倍率性能，从而突出了这类具有可调控2D-2D多级界面传输通道的仿生材料在下一代储能和转换器件中的应用前景。

 仿生和定制基于2D的快速多级离子传输通道以实现优异的离子存储性能的能力有望激发新型高性能能量材料的开发，并且这种结构能够扩展到不同的2D材料，例如MXenes、2D过渡金属二硫属化物（TMDs）、黑磷（BP）、g-C₃N₄、2D金属-有机框架（MOFs）等。

参考文献

Jun Mei, et al, Bamboo-Membrane Inspired Multilevel Ultrafast Interlayer Ion Transport for Superior Volumetric Energy Storage, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202100299

https://doi.org/10.1002/adfm.202100299