近日,我组在MXene基气凝胶应用于电子皮肤和气体检测方面取得新进展,相关成果以全文形式发表于ACS Applied Materials &Interfaces杂志上。
Mxenes作为一种新型的二维过渡金属碳化物和氮化物,在气体传感、超级电容器、太阳能电池和水净化等方面显示出巨大潜力。此外,MXenes是作为压力传感器的活性层的理想选择,其终端的官能团,如-OH和-O可与富含H、O和N的材料形成氢键,提高活性传感层的稳定性。少层或单层MXene具有优异的水分散性和大的比表面积,可以提升其与待分析物的接触能力。因此,MXenes在电子皮肤领域也具有较好的应用前景。
我组通过Ti3C2TxMXene和聚苯胺/细菌纤维素纳米纤维之间的自组装过程制备了一种新型的MXene/聚苯胺/细菌纤维素气凝胶传感器。当用作电子皮肤的压力传感器时,该传感器表现出优异的传感性能,具有高灵敏度(高达327.22 kPa-1),较宽的压力传感范围(0-70 kPa),优良的循环稳定性。它可以检测手指弯曲、手腕弯曲和脉搏等人体运动信号,并通过蓝牙实现了无线多点触控压力实时监测,可以轻松采集压力分布的信息。此外,将气凝胶滴涂在陶瓷管上后,可以用作气体传感器。凭借MXene丰富的端基官能团和气凝胶体系中形成的氢键,该传感器对NH3具有良好的响应。该工作为制备具有优异性能的无线传感可穿戴压力传感器和NH3室温气体传感器提供了一种新的思路。(文/图支慧,冯亮)