MXene/聚合物纖維氈柔性與彈性俱佳

近年來，隨著柔性電子科學(xué)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，柔性應(yīng)變傳感器件逐漸成為了一大研究熱點(diǎn)。MXene是一種新興的二維過渡金屬碳化物/碳氮化物，與大多數(shù)其他二維材料（如石墨烯）不同，MXene具有良好的親水性和高的本征金屬導(dǎo)電性，同時(shí)原子層厚度的MXene納米結(jié)構(gòu)具有良好的柔性，使其在柔性應(yīng)變傳感領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的優(yōu)勢。

近日，河北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副研究員苑文靜課題組采用靜電紡絲技術(shù)制備了柔性聚合物纖維氈（PF）。該纖維氈具有均勻的纖維網(wǎng)絡(luò)和孔隙結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出良好的柔性和優(yōu)異的彈性。二維MXene片層表面由于具有豐富的功能化基團(tuán)，可通過氫鍵或靜電相互作用包覆于纖維氈表面，得到高柔性、可拉伸的導(dǎo)電M/PF氈。當(dāng)M/PF氈被拉伸時(shí)，纖維網(wǎng)絡(luò)變得致密，并且纖維趨向于沿應(yīng)變方向平行排列，可以緩沖單個(gè)MXene/聚合物纖維上的應(yīng)變負(fù)荷，從而擴(kuò)大傳感范圍。高導(dǎo)電二維MXene片層可使傳感網(wǎng)絡(luò)具有較低的初始電阻。拉伸后片層間發(fā)生相對滑動(dòng)使導(dǎo)電層電阻增加。較低的初始電阻可賦予導(dǎo)電層更高的相對電阻變化率。因此，該M/PF氈應(yīng)變傳感器表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合傳感性能，包括超高的靈敏度、寬的傳感范圍，以及良好的穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)對拉伸、彎曲、壓縮等不同形變的檢測。通過調(diào)節(jié)彈性體組分比例，可實(shí)現(xiàn)對靈敏度和傳感范圍的可控調(diào)節(jié)。同時(shí)，該M/PF氈傳感器可應(yīng)用于人體活動(dòng)和各種生理信號的實(shí)時(shí)監(jiān)測，在柔性可穿戴電子器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。