高灵敏柔性石墨烯/MXene可穿戴传感器的可控制备

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lang_tianhua
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柔性可穿戴传感器在人体运动监测、医疗保健、智能机器人、人机交互等方面具有广阔的应用前景,柔性可穿戴传感器由两部分组成分别为:传感材料和基底。本文报道了以石墨烯和MXene为传感材料的三种柔性可穿戴传感器,分别为石墨烯尼龙封装传感器、石墨烯/碳纳米管传感器和MXene应变传感器。采用热膨胀-压制成型制备石墨烯薄膜,尼龙布封装高导电性的石墨烯薄膜的方法,制备了电导率为9.09×104S/m、传感系数为9.7(应变:0-11.5%)和48.2(应变:11.5%-20%)、电阻变化率与应变之间的线性度分为99.131%和94.924%、滞后误差为10.16%的石墨烯尼龙封装传感器。采用球磨机球磨以及优化超声工艺的方法,使得石墨烯均匀的分散在碳纳米管中,然后通过喷枪将石墨烯/碳纳米管混合物喷射成型在PU薄膜上的方法,制备了电导率为104S/m、传感系数为181.4(应变:0-7.5%)和567.7(应变:7.5%-12%),电阻变化率与应变之间的线性度分别为99.545%和98.877%、滞后误差为8.25%的石墨烯/碳纳米管传感器。采用HCl+Li F选择性刻蚀Ti3Al C2得到Ti3C2,通过优化超声工艺将超声功率控制在80W超声时间控制在40min得到MXene分散液,利用喷枪将分散液喷射成型在PU薄膜上的方法,制备了电导率高达370000S/m、传感系数为134.7(应变:0-10%)和427.7(应变:10%-25%)、电阻变化率与应变之间的线性度分别为99.077%和98.311%、滞后误差为7.50%的MXene应变传感器。三种柔性传感器经过了上千次的循环使用后仍能够正常服役,并且能够监测人体大形变行为,包括手指、手腕、手肘和膝盖的弯曲;人体微形变行为,包括眨眼,面颊鼓胀、发声和脉搏。
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