西北工业大学黄维等Nature Commun：MXene复合水凝胶3D打印超灵敏多功能传感器件

纳米技术

2022-06-14

水凝胶是一种得到广泛研究的柔性传感器，具有可穿戴电子学器件的应用前景。水凝胶的发展和利用受到模糊的传感机理限制，因此目前在价格、集成、器件制备等方面来看，构建基于柔性电子学器件的多功能传感体系仍存在困难和挑战。

有鉴于此，西北工业大学黄维、中国科学技术大学朱纪欣等报道一种具有价格优势、特定结构、场景的柔性传感器，通过3D墨水打印的方法构建了结合2D MXene与水凝胶化学键连接的传感器，实现了优异的应力和温度传感。

本文要点

（1）

通过简单和具有价格优势的3D打印技术，进行直接墨水打印和溶剂替换，制备具有特定结构和特定应用场景的PU/PVA水凝胶-MXene传感器，表现了优异的应力传感/温度传感能力。

在0-80 ℃区间，这种传感器实现了5.7的规管系数GF（Gauge factor）（0-191 %的应力变化区间），较高的温度灵敏度（-5.27 % ℃^-1）。通过有限元理论分析方法研究传感器的机理，首次通过原位变温拉曼表征，研究了水凝胶传感器由于热致隧道效应（thermal-induced tunneling effect）的温度响应机理。

（2）

该器件具有较好的灵敏度和较宽的工作区间，不仅能够基于应力响应监控人体的运动，而且能够对具有形状记忆能力的太阳能电池板铰链精确的温度传感。

参考文献

Liu, H., Du, C., Liao, L. et al. Approaching intrinsic dynamics of MXenes hybrid hydrogel for 3D printed multimodal intelligent devices with ultrahigh superelasticity and temperature sensitivity. Nat Commun 13, 3420 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-31051-7

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31051-7