来源：纳米人、知社学术圈 。
什么是二维材料呢？
二维材料可以从不同的角度去理解：
从几何的角度，二维材料指的是一些可以薄到一个或者几个原子层的材料，厚度只有1 nm左右，仅为头发丝（按照50µm算）的万分之一不到，比如单层的碳原子以蜂窝状构成的石墨烯（Graphene）；
从物理的角度，二维材料的奇异性质，本质上源自量子限域效应对二维波函数的影响；
从化学的角度，二维材料表面活性相对较高，“表里如一”，表面修饰、元素替换或者掺杂都会对材料本身的性质带来实质影响；
从对称性的角度，二维材料让可连续变化的厚度变成了1层（奇），2层（偶），3层（奇数）等分立的表达，对称性对材料的物性有了话语权，比如某些单层材料的强自旋轨道耦合（spin-orbit coupling）；
从材料史的角度，人们最开始对碳纳米管为代表的一维材料体系两眼放光，然后到各种量子点为代表的零维体系，接到便是以石墨烯为代表的二维体系。这些不同维度材料体系的研究，不同时期各有侧重，交叉并行；
从表征仪器的角度，随着扫描电子透射显微镜（STEM）的快速发展，单颗原子清晰可辨，水到渠成的推动了二维材料的研究；
最后，我们也可以哲学角度，故作高深的理解：二维材料是抽象平面在物质层次上的极限表达，这是我们从事二维材料研究纯科学的推动力。
石墨烯是最典型的二维材料。作为明星材料，石墨烯横空出世，红得发紫，热度从学术界漫延到工业界。然后，大家惊奇的发现，不仅仅是石墨烯，把其它材料拍扁到薄如蝉翼般的单层或者几层，都会呈现新奇的物理性质。由此，二维材料加深了人类对未来材料的期许。
二维材料相关研究近年来呈现出爆发式的增长趋势，这使得插层和剥离具有层状结构的块体材料以制备二维材料再次成为研究热点。相比于自下而上的制备方法，通过块体层状材料的剥离制备二维材料及其分散液的方法具有廉价、可大规模生产和与溶液加工兼容的优势。基于这种自上而下剥离的方法制备的二维材料及其分散液具有广阔的应用前景，包括电子、光电子、能源转换和储存、界面功能涂层等。
今天小编系统地分析、比较了各类剥离制备二维材料的方法，进而讨论并总结了基于剥离的二维材料分散液进行宏观体组装的各类技术。
第一作者：蔡兴科、罗雨婷
通讯作者：成会明、刘碧录
通讯单位：清华-伯克利深圳学院（TBSI）
近日，清华-伯克利深圳学院（TBSI）成会明院士、刘碧录研究员团队从方法论和优劣势的角度系统地分析、比较了各类剥离制备二维材料的方法，进而讨论并总结了基于剥离的二维材料分散液进行宏观体组装的各类技术。
二维材料分散液的制备、组装及其在各类器件中的应用
在此基础上，文章探讨了二维材料分散液及组装体在电子、光电子、电催化和能源存储等领域的应用。最后，文章提出了二维材料在制备及应用上的挑战，并提出了该领域可能的重要研究方向和机遇。
研究团队指出，在过去几年中，自上而下剥离块体层状材料制备二维材料分散液研究取得了迅速的发展。然而，要实现二维材料分散液在各领域的实际应用，仍然存在巨大的挑战。文章提出了以下几点该领域可能的重要研究方向和机遇：
(1) 大规模制备二维材料的方法；
(2) 独特二维材料的剥离；
(3) 剥离制备的二维材料的异质结组装；
(4) 非石墨烯二维材料的宏观体组装；
(5) 二维材料用作模型电催化剂；
(6) 金属性二维材料在能源转换和储存中的应用；
(7) 应用导向二维材料的合理选择和剥离。
图1. 剥离层状材料制备二维材料的方法总结
图2. 二维材料分散液组装薄膜的方法总结
图3. 二维材料带隙值和载流子迁移率总结
图4. 二维材料电催化剂的重要性及提升催化性能的策略
图5. 二维材料在电容器中的应用及性能提升策略
表1. 二维材料分散液及组装体在各类应用的总结
实验室简介：清华—伯克利深圳学院“深圳Geim石墨烯实验室”(Shenzhen Geim Graphene Center)主要从事低维材料的理论设计、可控生长及其在电子和能源器件领域的应用。本实验室以成会明院士为实验室主任，目前有4位PI（包括成会明教授、刘碧录研究员，邹小龙研究员、丘陵研究员）。
参考文献：
Xingke Cai, Yuting Luo, Bilu Liu* and Hui-Ming Cheng*. Preparation of 2D material dispersionsand their applications. Chem. Soc. Rev., 2018.
作者：赵忠祥
