MXene基高性能压力传感器的制备及应用研究

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传感器可以感知周围的信息并将其转换为所需的信号形式,为我们提供有关周围环境的物理、化学和生物信息。在各种类型的传感器中,能够将压力变化转换为电子信号的柔性压力传感器,在个人健康监测、疾病诊断、人体运动检测和智能电子皮肤等方面的各种潜在应用而引起了极大的关注。然而,制备具有高柔韧性、轻质、透气性、良好的生物相容性和优异传感性能的压力传感器,用于舒适、全面的人体生理运动监测,仍然是一个巨大的挑战和迫切所需。在这里,我们从结构设计和原材料的选择两方面考虑,精心设计并制备了一种具有高灵敏度、生物相容性和透气的MXene基压阻式压力传感器。该器件由浸涂有导电MXene纳米片的多孔聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜(MXene/PVDF)作为敏感层,由具有磁控溅射Ag叉指电极的多孔PVDF纳米纤维膜(Ag/PVDF)作为电极层,中间引入聚酰亚胺(PI)作为绝缘层组装而成。导电MXene/PVDF纳米纤维膜和Ag/PVDF叉指电极纳米纤维膜使传感器具有优异的柔韧性、可靠的透气性和良好的生物相容性。值得注意的是,得益于绝缘层,传感器的灵敏度进一步提高(高达1970.65 k Pa-1),是没有绝缘层的传感器的13倍左右。此外,该传感器还具有其他优异特性,例如宽检测范围(高达30 k Pa)、快速响应/恢复时间(10/20 ms)和出色的循环稳定性(10000次循环)。这些优越的性能为全面人体运动监测和压力空间分布检测等应用奠定了基础。我们的研究为在智能可穿戴电子设备领域制造具有良好综合性能的柔性压力传感器提供了一种有效的策略。
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期刊
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学位
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