二维材料新班花：盘点MXene应用于柔性传感材料器件的亮点工作

MXene材料因其良好的导电性、机械性能、亲水性以及易于进行形貌调控的优点逐渐在柔性电子传感器领域占领一席之地。近年来基于MXene材料的电阻式柔性力敏传感的研究揭示,MXene基柔性应变传感器和MXene基柔性压阻传感器的导电敏感材料结构,以及传感器机理和传感性能的分析方面,取得了较好的进展。通过充分考虑MXene材料自身的优势以及器件的目标需求,将MXene材料与其他合适的材料进行复合形成新的传感体系,能够使MXenes和其他相材料之间的协同效应得到最大化,从而得到灵敏度高和响应范围宽的高性能柔性力敏传感器。

1、Science Advance：MXenes将水凝胶传感性能突破到新的极限

随着可穿戴电子、实时检测和软机器人等技术的快速发展，要求应变传感器具有高灵敏性、可拉伸性、能够顺应性地粘附到任意复杂的表面上，并且最好具有自修复性。导电水凝胶被认为是用于这些应用理想的传感材料。然而，它们的灵敏度通常较低，并且由于其粘弹性而造成信号滞后和波动，这可能会影响其传感性能。阿卜杜拉国王科技大学的科研人员开发出一种导电的水凝胶“MXenes stretch hydrogel sensor performance to new limits”发表在国际期刊Science Advance上，它使得电子皮肤的拉伸能力、自愈能力和应变灵敏度，达到了新的极限。这是一种掺入MXene（Ti3C2Tx）的水凝胶复合材料，这种水凝胶传感性能优于先前所报道的水凝胶应变传感器。所得的复合水凝胶（MXene水凝胶（M-水凝胶））显示出优异的拉伸应变敏感性、测量系数（GF）为25，是原始水凝胶的十倍。此外，M-水凝胶显示出超过3400％的超拉伸性、快速自修复能力、优异的顺应性以及对包括人体皮肤在内的各种表面的粘附性。M-水凝胶复合材料在压缩应变（GF为80）下比在拉伸应变下显示出更高的灵敏度。利用这种不对称应变敏感性与粘性变形（可自我恢复的残余变形）相结合，为水凝胶的传感能力增加了新的维度。因此，可以方便地检测水凝胶表面上运动的方向和速度。基于这种效果，M-水凝胶在先进的传感应用中显示出卓越的传感性能。

图1. M-水凝胶的一般感测性能。（A到E）响应（A）手指弯曲，（B）不同手势，（C）脉搏和（D和E）面部表情而引起的M水凝胶的电阻变化。

文献链接：http://advances.sciencemag.org/content/4/6/eaat0098

2、AFM：导电、自修复、抗冻MXene有机水凝胶，用于柔性应变传感器

柔性可穿戴应变传感器在电子皮肤、医疗保健监测以及人机交互中的广泛应用而备受关注。目前，导电水凝胶因其优异导电性、机械可调性以及出色的生物学特性，成为制备柔性应变传感器的理想材料。使用纯水作为分散质的常规导电水凝胶在零度下冻结，从而限制了离子迁移，严重限制了其在低温下的应用。即使在室温下，水凝胶的水分也会不可避免蒸发，妨碍长期稳定性和耐久性。因此，开发具有抗冻性、保水性和长期稳定性的导电水凝胶传感器成为当前研究的热点。北京化工大学万鹏博和得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华课题组在国际期刊Advance Functional Materials上发表“Conductive MXene Nanocomposite Organo hydrogel for Flexible, Healable, Low-Temperature Tolerant Strain Sensors”论文，该工作通过将MXene纳米复合水凝胶（MNH）浸入乙二醇（EG）溶液中以替代部分水，从而开发了一种导电、防冻和自修复的MXene纳米复合有机水凝胶（MNOH）。通过将导电MXene纳米片包埋到水凝胶聚合物网络中来制备MNH。所制备的MNOH在极端温度（−40°C）下具有很强的抗冻能力，并具有持久的保水性（8d）。得益于PVA羟基与四羟基硼酸根离子之间的动态交联以及EG、PVA和MXene之间的超分子相互作用，使得MNOH具有优异的自修复能力。此外，MNOH可在极低的温度（−40°C）下实时检测具有宽应变范围（高达350％应变）和高灵敏度（GF = 44.85）的人类活动。此工作展示了在极低温下用于人造皮肤、软机器人和人机界面的巨大潜力。

图1. a）导电、抗冻和自修复MNOH的制备示意图。b）分层的MXene片和d）冻干的MNH的SEM。

文献链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.201904507.

3、ACS Nano：蛋白质启发的自修复MXene/橡胶基超分子弹性体，用于智能传感

近年来，柔性电子传感器在医疗保健、智能机器人、可穿戴电子设备和人机交互等方面展现了广阔应用前景，引起了广泛关注。然而，电子传感器在连续变形过程中容易遭受不可避免的刮擦、破裂和断裂，这会导致性能下降。因此，致力于开发具有自我修复性能的柔性传感器，对于延长寿命和可靠性至关重要。尽管取得了令人瞩目的成就，但是对于这些传感器在愈合过程中，仍需要外部刺激（热、溶剂、光），而且回收的传感器的机械性能较差，限制了它们的实际应用。设计一个具有改善的修复后机械性能和出色的自修复效率的自主自修复的电子传感器，仍然是一个巨大的挑战。四川大学卢灿辉和周泽航老师报道了一种受蛋白质启发的用于智能传感的自修复MXene/橡胶基超分子弹性体，该工作“Protein-Inspired Self-Healable Ti3C2 MXenes/ Rubber-Based Supramolecular Elastomer for Intelligent Sensing”发表在国际期刊ACS Nano上。通过酯化反应经丝氨酸修饰的MXene纳米薄片与弹性体基质组装在一起，构成了精细的动态超分子氢键界面。纳米结构MXenes /橡胶基超分子弹性体（NMSE）在室温下具有理想的恢复韧性（12.34 MJ /m³）、出色的自愈性能（〜100％）、高规格因子（107.43）、低应变检测极限（0.1％）和快速响应时间（50 ms），可以精确检测人体的细微运动（包括语音、面部表情、脉搏和心跳）和甚至在切割/修复过程之后水分的变化。此外，与完整的信号处理系统集成的基于NMSE的传感器在语音控制的运动中显示出极大的可行性，这在未来的可穿戴电子设备和软智能机器人中显示出广阔的前景。

图1. NMSE的主要准备过程。（a）通过酯化反应通过丝氨酸对MXene纳米片进行表面改性。（b）通过胶乳组装方法在NMSE中构建纳米结构MXene网络。

文献链接:https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.9b09802

4、Nano Energy：3D Mxene-海绵网络及其在压阻传感器中的应用

随着可穿戴电子设备的飞速发展，柔性压力传感器由于其在运动检测，生物医学监测和人机交互等方面的潜在应用而受到广泛关注。但是，大多数柔性压力传感器都需要精心设计的纳米结构，其制备过程既费时费力。因此，迫切需要大规模且低成本的技术来制造在大压力范围内具有高灵敏度的柔性压敏材料。华中科技大学刘逆霜副教授课题组在国际能源期刊Nano Energy上成功发表“3D hybrid porous Mxene-sponge network and its application in piezoresistive sensor”的论文，论文第一作者岳阳。该工作通过简单有效的浸涂工艺方法制造了MXene海绵，并将其应用于以绝缘聚乙烯醇（PVA）纳米线为间隔物的压阻传感器中。基于MXene海绵的传感器在较宽的压力范围内具有很高的灵敏度（对于小于5.37 kPa的区域为147 kPa^-1、对于5.37-18.56 kPa的区域为442 kPa^-1）、检测极限为9 Pa、快速响应时间138毫秒和在10000次循环中具有出色的耐用性。MXene海绵传感器可以实时监控人体生理信号（例如呼吸、关节运动和脉搏）。因此，该方法所制备的传感器在测量压力分布和人机交互方面拥有的巨大的潜力。

图1. a）MXene海绵的制造过程示意图；b、c）基于MXene-Sponge / PVA NWs的传感器的制造示意图。

文献链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.05.020

5、Advance Functional Materials：基于高拉伸性MXene/PU纤维的可穿戴应变传感纺织品

将具有高电导率的纳米材料集成到可拉伸聚合物纤维中可以实现一些新颖的功能，例如应变传感。2D MXene的电导率超过其他固溶处理的纳米材料，是生产导电和可拉伸纤维的理想材料。然而，在保证聚合物纤维中的可拉伸性，同时赋予导电性是巨大的挑战。这是因为引入导电填料通常会导致可纺性下降（形成纤维的能力）或导致纤维的拉伸性较低，因此不适用于应变传感应用。德雷塞尔大学Shayan Seyedin、Yury Gogotsi和迪肯大学Joselito M. Razal教授（共同通讯作者）在国际期刊Advance Functional Materials上发表“MXene Composite and Coaxial Fibers with High Stretchability and Conductivity for Wearable Strain Sensing Textiles”的论文。该工作报道了一种通过湿纺技术制备同时具有导电性和高拉伸性的MXene/聚氨酯（PU）复合纤维。证明了在非常低的渗透阈值≈1wt％时的电导率，低于先前报道的基于MXene的聚合物复合材料的值。当用作应变传感器时，MXene/PU复合纤维显示出约12900的高应变系数（在50％应变时约为238）和152％的较大传感应变。通过湿纺工艺生产带有MXene/PU护套和纯PU的纤维，可以进一步提高循环应变传感性能。使用商业规模的编织机，将MXene/PU纤维编织成一体的肘套，可以检测穿戴者肘部的各种运动。这项研究阐述了对弹性体复合材料中MXene作用的基本机理，并提出了构造一种新型的MXene基纤维和纺织品应变传感的策略。

图1. a）MXene/PU纤维纺丝工艺的示意图，b）使用IPA凝固以≈9.1wt％MXene纺成≈100 m长的MXene/PU纤维的数码照片， c）在各种MXene负载和纺丝条件下生产的MXene/PU纤维的SEM图像。

文献链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.201910504.

6、ACS Nano：MXene生物复合材料—高性能柔性压力传感器的新思路

随着科技的发展，柔性可穿戴压力传感器因其便携，生物兼容性好等优良性能而备受关注。可穿戴柔性压力传感器的研制在电子皮肤、生物医疗、人机交互和健康监测等方面具有十分重要的意义，我们不光要求其具有精确的压力感知能力，同时在柔韧性、检测范围、稳定性以及应变能力等方面对其提出了更高的要求。目前应用在可穿戴柔性传感器的材料主要包括金属纳米颗粒、纳米线、纳米片、石墨烯和碳纳米管等物质，虽然这些材料柔韧性良好，但是有限的形变能力和较大的迟滞行为限制了它们的应用。吉林大学王丽丽副教授团队与中国科学院半导体研究所沈国震研究员团队联合开发出具有仿生互联结构的传感层材料，基于此制作成的柔性传感器很好的弥补了上述缺陷。研究团队受人类皮肤的启发，将天然海胆状的微胶囊与二维MXene纳米薄片结合制作成复合薄膜，在其中引入仿生互联结构。研究发现当薄膜受到外力时，这种结构可以有效地调节复合薄膜内的应力分布，避免了因应变集中导致薄膜产生裂纹，从而改善了材料的机械性能。同时研究人员还利用有限元建模分析证明与无仿生结构的平面薄膜相比，具有互联结构的复合薄膜表现出更强的变形能力，如图1所示。实验结果表明复合生物薄膜的有效弹性模量为0.73 MPa，小于原始的平面薄膜的弹性模量2.19 MPa，证明三维互联结构增强了薄膜的可变形性。

图1. 互联结构以及有限元分析

文献链接：DOI: 10.1021/acsnano.9b03454

7、Nano Energy：基于MXene/石墨烯复合膜的高灵敏和大应变可穿戴传感器

目前迫切需要具有高灵敏度和大范围线性响应的应变传感器。本文介绍了自发形成的Ti3C2Tx/石墨烯/PDMS分层结构，拉伸后可分为两层：Ti3C2Tx为主的脆性上层和柔性石墨烯/PDMS复合底层。通过上层和下层的协同运动破坏和维持导电路径之间的平衡，确保了传感器在宽应变范围内具有较高且稳定的应变系数（例如，应变范围为0–52.6％和52.6–74.1％时应变系数为190.8和1148.2）。基于Ti₃C₂T_x/石墨烯/PDMS分层结构的应变传感器还具有低检测限（~0.025％）、高线性度（R2> 0.98）、高循环稳定性（超过5000个循环）和对全方位人体运动的准确监控。瑜伽中不同的呼吸模式得到了区分，以证明该传感器的实用性。

Figure 1. a）Ti₃C₂T_x/石墨烯应变传感器的制造示意图；b）多层石墨烯和c）Ti₃C₂T_x的TEM图像；d）多层石墨烯和e）Ti₃C₂T_x膜的俯视SEM图像。

相关研究成果于2019年由中国科学院Ranran Wang课题组，发表在Nano Energy（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104134）上。原文：Ti3C2Tx MXene-graphene composite films for wearable strain sensors featured with high sensitivity and large range of linear response。

8、AEM：基于高拉伸、自修复的MXene/PVA导电水凝胶的电容式可穿戴电子皮肤

电子皮肤（E-skin）具有与人类皮肤相似的功能，包括可拉伸性、自我修复性和多功能感官，在个性化医疗、人工智能设备、软机器人系统等方面具有潜在的应用前景。在多种用于电子皮肤的软传感器中，应变传感器至关重要，它可以将机械刺激转换为可读信号。应变传感器可以分为压阻式、电容式和压电式。压阻式和压电式应变传感器具有很高的灵敏度，但电容式传感器具有低滞后性、非凡的稳定性和高线性度，这在实际应用中很理想，例如眨眼监测、脉搏检测和人体运动监测，涵盖了微小和大应变范围。华东理工大学Fuzhen Xuan课题组在国际期刊Advanced Electronic Materials上发表题为“Highly Stretchable and Self-Healable MXene/Polyvinyl Alcohol Hydrogel Electrode for Wearable Capacitive Electronic Skin”的研究论文。在这项研究中，使用可自修复的MXene/PVA水凝胶基电极开发了具有高拉伸性、高线性度和小滞后的电容式应变传感器。因此，将MXene用作掺入PVA水凝胶的纳米填料：（1）增强水凝胶的电导率。（2）与PVA的混合改善自愈性。MXene/PVA水凝胶是通过将MXene薄片与均匀的PVA溶液直接混合，并添加硼酸盐溶液以完成糊化来制备的。合成的MXene/PVA水凝胶比CNT/PVA水凝胶具有断裂伸长率（≈1200％）、快速的自愈能力（≈0.15s）和优异的电导率。使用MXene/PVA水凝胶作为电极，并使用VHB膜（4905、3M）作为介电层，将电容式应变传感器组装成三明治结构。基于MXene/PVA的电容式传感器具有良好的线性度、自修复性和较高的机械耐用性（10000次循环后相对电容变化降低了5.8％），在应变高达200时的规格系数（GF）约为0.4 ％。高性能使该器件能够检测外部刺激（例如关节运动和发声），在电子皮肤中展现其潜在的应用价值。

图1. MXene/PVA水凝胶的制备。a）MXene/PVA水凝胶的合成示意图。b）MXene/PVA水凝胶的制备过程的照片。c–f）所制备的MXene/PVA水凝胶的自愈性和可拉伸性的照片。

文献链接：

https://doi.org/10.1002/aelm.201900285.

9、ACS Nano：受生物启发的“砖瓦房”架构超灵敏可拉伸MXene应变传感器

近年来，电子设备向可穿戴和微型化发展的趋势推动了柔性电子领域的发展。目前，同时具有大的可拉伸性（应变> 55％）和高灵敏度（应变系数> 100）的可穿戴应变传感器的开发仍然是一个巨大的挑战。从自然界中汲取灵感，珍珠母显示出优异的机械性能，尤其是兼具高强度和韧性，这部分是由于其精致的分层结构和丰富的界面相互作用，这对材料的设计带来了很大的启发。南开大学Yongsheng Chen和Jiajie Liang课题组在国际知名期刊ACS Nano上发表题为“Bioinspired Ultrasensitive and Stretchable MXene-Based Strain Sensor via Nacre-Mimetic Microscale “Brick-and-Mortar” Architecture”的研究论文。报道了一种类似珍珠质的微型“砖瓦房”架构的应变传感器，可以同时实现超高灵敏度和大拉伸性，同时在线性、可靠性、长期耐用性和可调性方面表现出色。这种受生物启发的传感器在高达83％的工作应变范围内显示出大于200的应变系数，并且在76-83％的应变范围内实现了超过8700的高应变系数。这种高灵敏度和高可拉伸性的成功结合，归因于（1）二维分层结构，其源自MXene/1D银纳米线“砖”和PDA/Ni²⁺“砂浆”的合并，并且（2）氢键与配位键、层间滑动和分子链拉伸的界面相互作用产生的协同增韧作用。“砖”和“砂浆”的协同行为不仅可以控制裂纹的产生，从而具有较高的灵敏度，而且还可以消耗大量的加载能量，从而在拉伸时促进裂纹的逐步扩展，从而保证了显着的综合感测性能。此外，这种受生物启发的应变传感器用于监测不同运动状态下的人体活动，以证明其在可穿戴、大应变人体健康和运动监测系统的可行性。

图1.（a）通过丝网印刷方法制造的具有生物启发性的Ti₃C₂T_x-AgNW-PDA/Ni²⁺传感器的制造过程示意图。（b）“砖”材料（Ti₃C₂T_x和AgNWs）和“砂浆”材料（PDA/Ni²⁺）的结构示意图。（c）基于“实体店”架构的Ti₃C₂T_x-AgNW-PDA/Ni²⁺传感器的示意图。Ti₃C₂T_x-AgNW与PDA/Ni²⁺之间的界面相互作用包括氢和配位键。

文献链接：DOI: 10.1021/acsnano.8b07805.

10、ACS Nano：基于高性能仿生微结构的MXene基柔性压阻传感器

近年来，柔性可穿戴传感器在人体监测、生物医学研究和人机交互等方面的巨大潜力而备受关注。对人类活动（例如血压、脉搏和肢体运动等）的实时监控和信息反馈在生物医学研究、疾病诊断和及早治疗中至关重要。目前为止，已经报道了电容式、压阻式、压电式和摩擦电式等类型的可穿戴功能电子器件。压阻传感器是一种随着应力变化转化为电阻变化的传感器，具有高灵敏度、快速的信号响应、低的制造成本和可靠的稳定性等优点，被认为是下一代传感器的有力候选者。尽管已经对压阻传感器的研究取得了很大的进展，但是，低成本、大规模制备、高灵敏度压阻传感器的制备仍然面临着巨大的挑战。华中科技大学武汉光电国家研究中心李露颖副教授和高义华教授课题组在国际知名期刊ACS Nano上发表题为“Bioinspired Microspines for a High-Performance Spray Ti3C2Tx MXene-Based Piezoresistive Sensor”的研究论文。报道了受一种人类皮肤启发高灵敏度的仿生传感器，通过简单的砂纸模版印刷工艺成功设计和制备了具有随机分布的微结构的MXene压阻传感器。该传感器易于大规模制备、低成本、高灵敏度、超薄形态，可以灵活的附着在皮肤上，并且有望应用于可穿戴电子产品。重要的是，随机分布的微结构可以有效地增大导电通道的接触面积，并改善传感器的性能：灵敏度高（151.4 kPa^-1）、响应时间短（<130 ms）、小压力检测（4.4 Pa），并在10000个周期内具有出色的稳定性。压阻传感器可以实现人体实时监测、细微应力检测以及压力分布量化，在人体监测、医学检测、柔性可穿戴和人机交互表现出巨大的潜力。

图1.仿生微结构的压阻传感器的设计和组装示意图。

文献链接：DOI: 10.1021/acsnano.9b08952

11、Nano Letters：MXene基可穿戴可降解应力传感器，用于高灵敏宽范围的人机界面

柔性可降解应力传感器由于其便携性、实时感测性能、环保以及灵活性，在瞬态电子皮肤、柔性显示器和智能机器人中的潜在用途已引起极大关注。但是，同时实现高灵敏度、宽感应范围（最高30 kPa）、快速响应、长期耐用性以及强大的环境可降解性以实现全面的生物监控和减少电子废物，仍然是一个严峻的挑战。北京化工大学万鹏博和德雷克斯大学余桂华课题组在国际知名期刊Nano Letters上发表题为“A Wearable Transient Pressure Sensor Made with MXene Nanosheets for Sensitive Broad-Range Human−Machine Interfacing”的研究论文。报道了一种MXene网格的柔性可穿戴瞬态应力传感器可用于高灵敏、可重现、无线、可降解以及宽范围（最高30 kPa）的人机界面。通过将MXene浸渍到薄纸中，然后将其夹在可生物降解的PLA片和带有交叉指状导电电极的PLA片之间，以组装柔性应力传感器。组装好的柔性应力传感器具有高灵敏度、低检测极限（10.2 Pa）、快速响应（11 ms）、低功耗（10-8 W）和在1万次循环中具有出色的重现性、可靠的生物相容性以及无害降解。应力传感器连接到人体皮肤上，以获得从小变形到大运动的各种宽范围的生物监测数据。而且，可以通过触摸传感器表面来使用应力传感器来输入莫尔斯电码。从传感器阵列成功组装了电子皮肤，以检测各种触觉信号并绘制空间应力分布图。此外，应力传感器可以与无线变送器连接，以无线感测人机界面。应力传感器的出色传感性能，这归因于涂有MXene的组织网具有高电导率、较大的比表面积、可靠的导电路径以及在外部应力下可调整的接触面积的特点。该策略组装的传感器具有高灵敏度、可重复性、无线功能和可降解性，适用于可降解电子设备、下一代人造皮肤、人机接口设备和个人医疗生物监控设备。

图1.（a）MXene基柔性可穿戴应力传感器的制备过程示意图。（b）MXene的TEM图像。（c）MXene纳米片的AFM图像。（d）MXene/薄纸的SEM图像。（e）MXene/薄纸纤维的SEM放大图。（f，g）柔性可穿戴瞬态应力传感器的照片。

文献链接：

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04514

12、ACSAMI: 3DMXene用于微滴操作与语音识别

在大的机械变形下，具有刚性表皮的双层复合材料在软基板上出现复杂的表面形貌，而上层的刚性皮肤更倾向于承受面外弯曲而不是面内压缩。先前的研究工作已经证明了这种双层结构中不匹配的变形如何导致上涂层的均匀形貌图案。机械应变法广泛应用于制造各种纳米材料的复杂表面模式，包括导电聚合物、银纳米线和碳纳米管。最近，人们对利用石墨烯，氧化石墨烯，MXene等二维（2D）材料用于硬质纳米涂层的兴趣日益浓厚，从而推动了生物传感，模板合成，能量存储，可伸缩电子设备和柔性机器人等各种技术的发展。近期，新加坡国立大学Po-Yen Chen教授在国际知名学术期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表一篇题目为：Heterogeneous, 3D Architecturing of 2D Titanium Carbide (MXene) for Microdroplet Manipulation and Voice Recognition的研究论文，本文选择Ti3C2TxMXene纳米片作为构建单元来构建面外，异质图案化的3D微结构，这归因于MXene的出色机械性能，高水分散性和高电导率。为了进一步提高重建能力，将单壁碳纳米管(SWNTs)引入到MXene多层中，形成了SWNT-MXene纳米涂层(简称s-MXene)。接下来，本文开发了一种可扩展且简单的方法，利用热收缩过程中具有热响应的开孔衬底的机械不稳定性来诱导s-MXene纳米涂层上的异质织构。由于在可收缩基材上有意钻孔，因此对s-MXene纳米涂层进行了构图，使其具有三个局部特征，包括各向同性的褶皱，周期性的褶皱以及凹凸的微结构。接下来，将异质的s-MXene结构转移到软基底上，以制造具有乳突状阵列的s-MXene/弹性体双层器件，该器件被应用于微滴操纵和压阻压力传感器。通过结合疏水性SWNT和注入的弹性体，s-MXene乳突状阵列显示出超疏水性（>170），强大且可调的粘合力（52.3-110.6μN）和超大液体容量（高达35μL）。另外，由于其高电导率，可以通过焦耳加热来加热s-MXene机械手，从而可以对小型化的抗菌测试进行适当的热管理。s-MXene乳突的多功能性在具有高灵敏度（11.47 kPa^-1）的柔性高精度压力传感器中得到了进一步证明，该传感器进一步实现了实时健康监控以及准确的语音识别。

图1.异质s-MXene结构的制备。

文献链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsami.9b18879.

13、ACS AMI：高强度、自修复、温敏MXene基水凝胶的智能压缩传感器

目前，导电水凝胶主要用于柔性传感材料。外部应力作用于导电水凝胶改变其电阻，因此可以检测外部应力的大小和物体的运动。不同的应力使水凝胶的形变发生不同的变化，因此可以根据应力的具体变化来检测具有特殊意义的信号变化，例如识别人的面部表情。但是，应力传感机制导致水凝胶传感器出现以下缺陷：（1）测试项目相对单一，仅应力变化检测无法体现丰富的检测信息；（2）缺乏对测试对象本身的判断，例如判断测试对象是人体还是机械对象。四川大学冉蓉教授课题组在国际知名期刊ACS Appl. Mater. Interfaces上发表题为“High-Strength, Self-Healable, Temperature-Sensitive, MXeneContaining Composite Hydrogel as a Smart Compression Sensor”的研究论文。该工作中，通过用LiF、HCl蚀刻MAX相陶瓷成功地制备了MXene纳米片。通过将MXene纳米材料引入具有自修复能力的HAPAM（疏水缔合聚丙烯酰胺）水凝胶网络和具有温度敏感性的PNIPAM（聚异丙基丙烯酰胺）水凝胶网络中，成功获得了具有良好自修复性能和导热性的高强度水凝胶。由于MXene纳米片的高电导率，复合水凝胶表现出优异的电导率和敏感的压缩应变传感性能，可以用于压缩应变传感器。同时，复合水凝胶表现出良好的温度敏感性，因此具有用作温度传感器的潜力。当压缩应变传感与温度敏感性相结合时，复合水凝胶在测试电流的变化率上显示出很大的差异，这使其在智能应变传感器应用中拥有巨大的潜力。

图1.NCDN（纳米复合双网络）水凝胶合成中网络结构变化的示意图。

文献链接：DOI: 10.1021/acsami.9b16078

14、AFM：可编织可洗涤的多功能MXene涂层纤维素电子织物

近期，电子纺织产品的研究工作（尤其是多功能纤维和纱线）引起了科研人员的极大关注。导电纱对于可穿戴应用是最理想的，可以在多种技术中集成并执行特定功能，例如能量存储、传感、驱动和通讯。然而，关于功能纤维的可制造性及其在纺织品中的集成还有许多挑战仍未解决。当前的可穿戴设备使用传统的电池，这种电池笨重、不舒适，并且会对最终产品施加设计限制。因此，开发具有柔性、电化学活性和机电活性、可被织成全织物的纱线，为大规模生产基于织物的设备提供了新颖、实用的见解。德雷塞尔大学Yury Gogotsi老师课题组在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Knittable and Washable Multifunctional MXene-Coated Cellulose Yarns”的研究论文。这项工作采用了一种简单的两步浸涂工艺，该工艺采用了大、小尺寸的MXene薄片的胶体溶液，将传统的纤维素基纱线转变为高导电性、电化学活性和机电活性纱线。MXene的负载量高达77wt％（2.2mgcm^-1）时，纱线的电导率达到440.3±0.9Scm^-1。通过调整单面针织，半规格和互锁之间的针迹花样，使用工业编织机成功地将MXene涂层纤维素基纱线编织为全织物。当在30至80℃的温度范围内洗涤时，MXene含量几乎保持不变，而纱线的电阻和电导率变化可忽略不计。涂有MXene的棉纱表现出高达759.5mFcm^-1（2.1mFTex^-1）的高长度电容（CL）。当将两根涂有MXene的棉纱组装成独立的对称纱线超级电容器时，在2mVs^-1时的CL值为306.9mFcm^-1（0.5mFTex^-1）。通过使用编织的MXene涂层竹纱线作为电极，获得了一种基于纺织品的电容式应力传感器，该传感器表现出高灵敏度（GF≈6.02）、20％压缩的感测范围以及在≈14.1％应变下的2000个周期出色循环稳定性。涂有MXene的纱线具有优异的性能，可以满足除能量存储和传感之外的其他应用性能要求，例如摩擦电能量收集、EMI屏蔽和加热的织物。这项研究中的既定方法结合了MXenes的通用化学、电气和电化学特性与现有的纤维素纱线，经过设计，可在各种各样的技术领域中实现特定的功能。

图1.无缝针织的MXene涂层纤维素基纱线。与具有电容式应力传感器的储能和收割装置集成在一起的服装的概念图。插图显示了实际的设备原型，包括：a）编织的储能织物，其中交替涂有MXene涂层的棉纱（黑色）和不导电的商业粘胶纱（绿色）。b）可以策略性地放置具有交替MXene涂层亚麻纱线（黑色）和商用特氟龙纱线（棕色）的针织能量收集织物，以从人体运动中收集能量。c）用MXene涂层竹纱编织的电容式应力传感器设备，该设备可以感应从低到高的不同施加应力。

文献链接：https://doi.org/10.1002/adfm.201905015.

15、AFM：微通道密闭的MXene基多功能柔性压阻微力传感器

微电子设备在医疗保健监控、智能机器人技术和人机界面中扮演着至关重要的角色。在该领域中，如何使这些器件在集成化和小型化的趋势下更加实用是公认的一个关键挑战。MXenes作为一种新型手风琴状叠层的二维材料，可用作压阻材料。其可压缩的层状层压结构是改变MXene内部电阻和MXene导电率的关键因素。然而，目前基于MXene的应力传感器在外部刺激下，在二维有限的空间内就迅速达到了MXene的变形极限，这大大限制了传感器的性能。此外，以前的大多数研究都只关注应力检测或其他指标（灵敏度或极限），而很少有工作能在一个简单的结构中感知多功能微力（如声音、触摸和运动识别）。西南交通大学Weili Deng、Yong Fang和Weiqing Yang老师课题组在国际知名期刊Advanced Functional Matterials上发表题为“Microchannel-Confined MXene Based Flexible Piezoresistive Multifunctional Micro-Force Sensor”的研究论文。通过设计的通道密封和可压缩的叠层MXene，开发了一种高灵敏度的微通道密闭MXene基柔性多功能压阻式应力传感器。这种设计的传感器不仅实现了低检测限（<9 Pa）、高灵敏度（99.5 kPa-1）和快速响应（4 ms），而且还可以同时在一个设备中实现多功能的微力感应，例如检测手腕脉搏、声音、微动，甚至主机的加速度。这种多功能的感应特性使该传感器在可穿戴医疗监控设备、智能机器人和高效的人机界面等较小的柔性电子设备中具有广阔的应用前景。

图1.应力传感器的示意图。a）一束声波撞击应力传感器的表面。b）应力传感器的总体示意图和详细结构。c）指纹状微通道PET膜的3D白光干涉图像。d）柔性应力传感器阵列的照片。e）MXene的分子结构。

文献链接：https://doi.org/10.1002/adfm.201909603.

16、JMCC:可穿戴，持久湿润且可治愈的MXene表皮传感器

近年来，因为在电子皮肤、软机器人和人机界面等方面的潜在应用，柔性可穿戴式表皮传感器引起广泛的研究兴趣。其中，导电水凝胶型表皮传感器因其具有良好的延展性、可调的传导通道和类似组织的柔韧性而被广泛应用。然而，导电水凝胶型表皮传感器在室温下不可避免地面临着水分蒸发损失的挑战，这严重阻碍了其在室温下的长期应用。同时，导电水凝胶型表皮传感器需要额外的胶粘带，用于皮肤和人体的连接。因此，在实际应用中操作过程比较复杂。所以，开发具有可靠的自粘性、持久的保湿性能和良好的自愈能力的导电水凝胶型表皮传感器是非常必要的。近年来，通过在水凝胶中引入有机溶剂，已经成功地建立了具有长期稳定性的湿性有机水凝胶。同时，在水凝胶聚合物网络中加入导电聚合物、金属纳米线和碳基纳米材料等导电填料可以提高水凝胶的导电性。MXene是一种二维（2D）无机材料，由于其在电化学储能和电磁干扰屏蔽中高的比表面积，优异的亲水性和良好的导电性，已被广泛探索。其可以作为一种有吸引力的导电填料，用于制备具有改善的机械性能和导电性能的长寿命、湿润、导电纳米复合有机水凝胶。近期，北京化工大学贾晓龙博士和万鹏博博士在国际知名学术期刊Journal of Materials Chemistry C上发表一篇题目为：A wearable, self-adhesive, long-lastingly moist and healable epidermal sensor assembled from conductive MXene nanocomposites的研究论文，提出了一种自粘的、可治愈的、持久湿润的MXene纳米复合有机水凝胶，用于组装粘合、自愈和非干燥的表皮传感器。通过将具有高比表面积，可靠的亲水性和良好电导率的导电填料MXene纳米片与用甘油/水二元溶剂作为分散介质的Alg-DA，Alg-PBA和PAAm的聚合物网络相结合，制备出可粘合，可修复且不干燥的MXene纳米复合有机水凝胶。所得的MXene纳米复合有机水凝胶具有良好的自愈能力、较强的自粘性能和10天的持久保湿性。MXene纳米复合有机水凝胶可用于人体全方位运动生物监测，包括手指弯曲、手腕弯曲、呼吸和脉搏等大大小小的运动。同时，表皮传感器通过与无线发射器的连接，可以对人体活动进行无线监控。

自粘、可愈合、持久湿润的MXene纳米复合有机水凝胶的制备原理图。

文献链接：

https://dx.doi.org/10.1039/c9tc05575d.

17、InfoMat：基于聚苯胺/MXene纳米复合材料的高性能柔性传感器件

柔性传感器件作为可穿戴电子器件的基础，已经成为推动社会生活变革最重要的角色之一，在机器人、人工义肢、医疗检测和诊断等方面展现出广阔的应用前景，为材料、电子、物理、化学、生物、医学和制造技术等领域带来全新的机遇。在众多传感器中，柔性气体传感器不仅在监测大气污染物等方面有普遍的应用，在医学、生物学、日常生活等方面也有不可替代的作用，开发室温下高性能柔性气体传感器就成为目前亟待解决的问题。而敏感材料是柔性气体传感器的重要构成部分之一，对气体传感器的柔性，气敏响应性能和机械稳定性都有重要的作用。

吉林大学韩炜教授课题组与王丽丽副教授课题组合成出新型高活性PANI/MXene纳米复合材料，以复合纳米材料为基础，制备出室温下对乙醇气体具有高选择敏感特性的柔性气体传感器。MXene材料既具有如石墨烯一样的二维层状结构和良好的层内导电导热性质，又具有石墨烯等传统二维材料不具备的表面结构和组成的可调控特性，在能源存储、信息传感等领域受到了广泛关注。然而，尽管MXene具有高金属导电性和多功能的表面化学性质，显示了其气体传感器中的巨大潜力，但构建室温下仍然具有高性能敏感特性的功能材料仍然具有挑战。在本文中，作者在MXene材料体系中引入高活性的聚苯胺纳米颗粒，对提高材料的电子和催化性能具有重要意义。由于纳米复合材料的协同性能和MXene的高催化/吸附能力，PANI纳米颗粒通过低温原位聚合的方式在MXene纳米片表面合理修饰，在室温条件下具有高检测灵敏度、快速响应/回复速度以及良好的机械稳定性。此外，基于异质复合结构的柔性器件在室温30-120°弯曲角下依然表现出良好的力学及电学稳定性。进一步地，作者也通过密度泛函理论（DFT）计算，在原理上证明了MXene材料的OH基团具有很高的催化和吸附能，更有利于乙醇气体吸附。这一研究通过理论与实验的相互验证对研制高性能室温气体传感器提供了一种新思路。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/inf2.12032

18、AFM：MXene/1T-WS2基可穿戴不对称超级电容器，用于生理监测传感

可穿戴传感技术在个人健康、便携式监测设备的开发中具有不可替代的作用。然而，具有确定的尺寸和形状的传统能量存储系统难以满足柔性电子设备的性能要求。为了克服这一限制，使用Ti3C2纳米片（NS）和1T WS2 NS作为电极，并在水性pluronic凝胶作为电解质的基础上，在聚酯/纤维素共混物（PCB）布基片上制造了三种不同配比的柔性不对称超级电容器（FASC）。得益于2D材料电极，叉指式FASC构造具有出色的柔韧性、循环稳定性和耐磨性，并且可以配置为多个单元和形状，远远超过了基于纺织品的FASC所展示的形状。此外，任意（AFN）和三明治（FLOWER）配置Ti₃C₂ NS/1T WS₂ NS FASC可以直接组装在PCB布基片上，从而提供良好的结构完整性，并易于组装成不同形状的集成电路。更具体地说，通过将压力传感器与叉指式FASC集成在一起，开发了一种轻便、灵活且可穿戴的生物监测器件，该系统可用于监测人体在各种活动期间的身体状况。该器件成功演示和讨论在医疗保健中的潜在应用。

用于生物监测系统的可穿戴Ti₃C₂NS/1TWS₂ NS FASC。a）Ti₃C₂NS，b）1T WS₂NS和c）普朗尼克水凝胶电解质（APGE）的示意图。d）基于2D材料电极和PCB布基体的Ti₃C₂ NS/1T-WS₂ NS FASC的叉指配置。e, f）演示直接与Ti₃C₂ NS/1T WS₂ NS FASC链接的LED照明灯和数字计时器。生物监测系统g，h）测量人体手腕和脖子上的活动脉搏动（动脉搏动和颈动脉搏动），以及i）运动过程中的脚部分析。

文献链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202003673

19、ACS Nano:芳纶纳米纤维/MXene复合气凝胶用于压力传感器

近期，陕西科技大学的张美云教授和杨斌工程师在国际知名学术期刊ACS Nano上发表一篇题目为：Highly Compressible, Thermally Stable, Light-Weight, and Robust Aramid Nanofibers/Ti3AlC2 MXene Composite Aerogel for Sensitive Pressure Sensor的研究论文，在这项工作中，报道并演示了一种很有前途的用于压阻式传感器的MXene/ANFs气凝胶，其具有3D分层、砂浆砖多孔结构和25 mg/cm3的超低密度。本研究选择具有优异力学性能的ANFs和纠缠ANF网络作为骨架材料和抗氧化保护层，以弥补MXene脆性不理想、压缩回弹性差和有氧化倾向的不足。相应地，MXene为该功能气凝胶提供独特导电性。研究了MXene/ANFs气凝胶的微观结构、多孔结构的调节机制、电性能以及对不同压力的感知性能。本文还监测了气凝胶对人体不同运动行为的实时感知。MXene/ANFs气凝胶传感器作为一种多功能压阻式传感器，具有良好的机械性能、隔热性能和灵敏的传感性能，在人体运动监测甚至极端条件下的传感领域显示出巨大的应用潜力。

图1. MXene/ANFs气凝胶传感器制备工艺图。

文献链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c04888.

20、ACS Sensors：自支撑MXene膜用于皮肤纹身传感

Indian Institute of Science 的Saurabh Kumar和Konandur Rajanna教授在国际知名学术期刊ACS Sensors上发表一篇题目为：Laser-Induced Direct Patterning of Free-standing Ti3C2−MXene Films for Skin Conformal Tattoo Sensors的研究论文，在这项工作中，报道了自支撑的Ti3C2-MXene薄膜的激光绘图作为一种制造皮肤适形纹身传感器的新方法。自支撑的MXene膜的脆性要求图案化方法必须是非接触式的，因此不能持续进行机械切割。为了达到这个目的，本文对脉冲光纤激光器进行了特殊设计，当它暴露在MXene薄膜上时，就会相应地切割。MXene薄膜的厚度控制着激光在薄膜上切割图案所需的功率。除了精确和超快之外，激光还可以根据不同的应用赋予Ti₃C₂ MXene薄膜任何形状和大小。该方法省时、成本低，适合大规模生产。与印刷和冲压技术相比，这种技术在更大的规模下确保了更高的设计精度。然后将这些独立式应变仪封装在薄的PDMS层之间，除了使设备皮肤贴合（约20 微米厚）外，还提供了生物相容性包装。该传感器的工作原理是纳米裂缝的产生和传播，与之前报道的应变传感机制相比，它具有更高的灵敏度。

图1.基于MXene的皮肤适形纹身传感器的制作工艺。

文献链接：https://dx.doi.org/10.1021/acssensors.0c00647.

22、AFM：多功能的防干抗冻MXene基有机水凝胶

基于导电水凝胶的生物电子是用于人机交互的理想材料。但是，低温引起的冻结问题和在空气中水蒸发引起的结构破坏严重阻碍其实际应用。为了解决这些问题，南方科技大学YudiKuang和Gang Chen教授课题组在国际期刊Advanced Functional Materials上发表题为“MXene-BasedConductive Organohydrogels with Long‐Term EnvironmentalStability and Multifunctionality”的研究论文。本文通过将高导电率的MXene纳米片引入单宁酸修饰的纤维素纳米原纤维/聚丙烯酰胺杂化凝胶网络中制备纳米复合有机水凝胶，该网络渗透了甘油（Gly）/水二元溶剂。由于引入了Gly，因此制备的有机水凝胶在宽温度范围（-36至60°C）下显示出出色的柔韧性和导电性，并且在开放环境（>7天）中具有长期稳定性。此外，动态的儿茶酚硼酸酯键以及水和Gly分子之间易于形成的氢键，进一步赋予了有机水凝胶出色的拉伸性（约1500％应变）、高组织粘附性和自愈特性。良好的环境稳定性和宽广的工作应变范围（约500％应变）；加上高灵敏度（GF为8.21），使之成为大和细微运动监测的有希望的候选者。

a–e）TA@CNF的制备示意图。f）TA@CNF/PAAm/MXene互穿网络的示意图。g）MXene，TA@CNF和PAAm弹性网络之间的化学键合的示意图。h）低于零温度的有机水凝胶（向上）和常规水凝胶（向下）中水分子的键合结构。

文献链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202005135

23、AFM：具有高输出性能的可拉伸纳米纤维素/MXene液体电极摩擦纳米发电机

摩擦纳米发电机（TENGs）是一种新型高效的能量采集器件，可以有效的将机械能转化为电能，同时提供了一种新型的自驱动传感机制，可以实现无需外部电源供给下的信号感知，对解决电子器件能源供给问题提供了无限的可能。随着柔性电子技术向智能化、功能化、集成化的快速发展，智能可穿戴设备在个性化健康监护、人机交互、人工智能等领域的应用受到了广泛关注。

目前，开发具有高输出性能且兼具高柔韧性的TENGs仍然面临着挑战。针对上述问题，北京林业大学马明国教授团队、中科院北京纳米能源与系统所李舟研究员课题组与同济大学附属第十人民医院陈峰研究员合作，基于MXene具有高导电性和高电负性的特性，以纳米纤维素/MXene分散液为液体电极，设计了一种具有高输出性能的可拉伸单电极摩擦纳米发电机，并作为电子器件能源供给平台构建了柔性可穿戴自驱动传感系统。

图1：a）CM-TENG的示意图；b）MXene纳米片的透射电镜图；c）MXene的XRD图；d）CM-TENG在卷曲、拉伸、扭转状态下照片；e）CM-TENG可同时点亮230盏LED灯。

24、电子皮肤：基于AgNWs/MXene气凝胶柔性压力传感器

作为电子皮肤的柔性可穿戴压力传感器已经被深入研究，受到对压敏电阻传感系统的需求的刺激，该系统应在超宽压力范围内都高度敏感性。浙江工业大学 Cui Ye教授课题组在国际期刊Journal of Materials Chemistry A（TOP期刊；IF：11.301）上发表题为“Compressible AgNWs/Ti3C2Tx MXene aerogel-based highly sensitive piezoresistive pressure sensor as versatile electronic skins”的研究论文。

本文中，通过将新型的复合气凝胶组装成三明治结构来开发柔性可穿戴的压阻式压力传感器。应用定向冷冻法来制备银纳米线（AgNWs）/MXene基可压缩气凝胶，其中具有大量官能团的2D MXene纳米片可作为气凝胶的骨架，从而增强AgNWs气凝胶，而MXene层之间的1D AgNWs交织则避免了堆叠。就协同作用而言，获得的复合气凝胶具有良好排列的层结构。所制备的压阻式压力传感器具有超高灵敏度（645.69 kPa^-1），在较宽的检测范围（0-9 kPa）中具有1.25 Pa的检测极限，响应时间短（60 ms），并且具有出色的可弯曲性能。弯曲角度从30°到90°。此外，经过1000多次压缩循环后，它可以保持稳定的压阻响应。高度灵敏的AgNWs/MXene气凝胶在可穿戴医疗保健领域显示出巨大的应用潜力。

图1为（a，b）定向冷冻过程，（c，d）制备的AgNWs/MXene气凝胶和（e）AgNWs/PDMS电极的制造的示意图。

文献链接：DOI: 10.1039/D0TA07044K

25、自供能传感：基于MXenePDMS的柔性单电极TENG，用于人体运动传感

近年来，随着可穿戴电子产品的需求不断增长，要求着现代电源具有柔性、可穿戴性、耐用性以及防水性。基于此，南开大学RujunMa和韩国成均馆大学Dae JoonKang教授课题组在国际期刊Nano Energy (IF 16.602) 上发表题为“Flexible single-electrode triboelectric nanogenerators with MXene/PDMS composite film for biomechanical motion sensors”的研究论文。这项工作报告了一种由MXene/聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜组成的柔性单电极摩擦纳米发电机。系统地研究了MXene的含量以及压力的变化对电子器件机电性能的影响。通过周期性地手动击打的智能织物（2×4 cm²），可以获得225 V的最高的开路电压，30μAcm^-2的短路电流密度和100MΩ的负载下的最大功率密度10 mW cm^-2。并且无需任何电源，可以高输出地为串联连接的80个LED供电。除了用作摩擦电纳米发电机外，这种基于织物的复合材料还被用作人体运动传感器，可检测各种人体运动（敲击手指、拍手和敲打锤子）。可以预见的是，这种轻巧的智能纺织品在自供电可穿戴电子产品领域具有广阔的应用前景。

图1.（a）分层单层MXene。（b）柔性STENG的组装。

文献链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105383

26、Nano Energy：高生物兼容和高稳定三维交联仿生结构MXene基柔性压力传感器

吉林大学王丽丽副教授联合中国科学院半导体研究所沈国震研究员在国际著名期刊Nano Energy (影响因子：16.602) 上发表题为“Biomimetic, biocompatible and robust silk Fibroin-MXene film with stable 3D cross-link structure for flexible pressure sensors”的研究工作。该工作通过将家蚕蚕茧中提取的丝素蛋白纤维（SF）与MXene复合，制备出了有着3D交联仿生结构的薄膜。依靠丝素蛋白纤维和MXene相互交联形成的独特结构，该薄膜有着了优异的压力传感性能，能够实现对人体运动数据的精确捕捉。此外此薄膜在细胞毒性实验中，表现出了良好的生物兼容性，展示出其在面向健康监测的可穿戴设备上的巨大应用价值。

仿生、柔性SF@ MXene复合薄膜及柔性压力传感器的制备以及基本应用概念图

文献链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308302

27、华东理工张玲/李春忠团队《纳米能源》：基于MXene-AgNWs-MXene-PU多层结构TENG，用于自供能可穿戴传感器

近年来，摩擦纳米发电机（TENG）作为下一代电子设备的自供能装置受到了广泛的关注。然而，基于目前的研究工作来看，仍无法同时实现TENG的拉伸性和透明性。华东理工大学张玲和李春忠教授课题组在国际期刊Nano Energy (IF 16.602)上发表题为“Highlystretchable and transparent triboelectric nanogenerator based on multilayerstructured stable electrode for self-powered wearable sensor”的研究论文。本文报道了一种基于MXene-AgNWs-MXene-聚氨酯纳米纤维（MAMP）电极的可拉伸透明TENG，该电极表现出优异的光电性能，在87.6％的透射率下具有低的10.1Ω/sq薄层电阻。同时，所制备的电极具有出色的可拉伸性和耐久性，最大应变为180％，在65％应变下经过1000次拉伸释放循环后电阻变化为42％，这归因于纳米纤维支架的协同效应以及MXene改善了导电网络与弹性基体之间的附着力。此外，可拉伸且透明的MAMP-TENG被用作能量采集器和运动传感器，仅通过敲击即可产生38 V的输出电压和1.67 mA /m²的电流密度。基于此，具有可伸缩和透明的特性的自供能装置与运动传感器的集成化，使其在可穿戴设备和人机系统中具有广阔的应用前景。

图1.（a）可拉伸透明MAMP-TENG的制造过程示意图。（b）MXene-AgNWs-MXene-PU纳米纤维混合电极的SEM图像，（c）AgNWs-PU纳米纤维电极。（d）MXene，AgNWs和PU纳米纤维之间界面相互作用的机理图。

文献链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105385

28、东华大学ACS AMI-基于MXene涂层透气织物的智能可穿戴压阻式压力传感器

随着物联网技术的蓬勃发展，可穿戴式传感器作为人机界面（HMI）的关键部件而备受关注。集成式HMI系统的开发需要具有良好的耐磨性、灵敏度、灵活性和舒适性的传感器。压力传感器可以满足可穿戴HMI的要求。在四种压力感应机制（压阻、压电、电容和摩擦电）中，其中压阻式传感器由于其结构简单、感应范围广和灵敏度高而适合于可穿戴HMI。然而，柔性基体材料和活性材料难以牢固地结合，并且稳定性和耐久性差，这对于制造高性能压阻传感器仍然是一个挑战。东华大学Chengyi Hou教授课题组在国际期刊ACS Appl. Mater. Interfaces (IF 8.758)上发表题为“MXene-Coated Air-Permeable Pressure-Sensing Fabric for Smart Wear”的研究论文。在这项工作中，将MXene纳米片涂覆在15种不同的织物上，以阐明织物与MXene纳米片之间的相互作用机理。其中，纯棉是最优柔性底材。值得注意的是，MXene与纯棉之间形成了牢固的结合，即使在水中超声，也不会脱落。因此，将具有良好耐久性和渗透性的MXene涂层棉织物应用于柔性可穿戴压力传感器，显示出高灵敏度（7.67 kPa^-1）、快速响应（< 35 ms）、出色的稳定性（> 2000次循环）和宽感应范围（35％）。此外，将准备好的压力传感器连接到个人计算机上的音乐播放器上，以进一步证明其作为HMI传感器的实用性。该工作为制造低成本可穿戴压力传感器提供了一条新途径。

图1.涂有MXene的压敏织物的特性。

文献链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.0c11715

29、郑州大学JMCA：基于MXene/纤维素纳米晶涂层无纺布的可穿戴式柔性应力应变传感器

随着人工智能的快速发展，开发出具有出色的可穿戴舒适性的高性能柔性应变/压力传感器至关重要。郑州大学Hu Liu和Chuntai Liu教授课题组在国际期刊J. Mater. Chem. A (IF 11.301)上发表题为“Flexible conductive MXene/cellulose nanocrystal coated nonwoven fabrics for tunable wearable strain/pressure sensors”的研究论文。本文通过简单的浸涂技术制备柔性导电MXene/CNC涂覆的TPU无纺布（NWF），制备了一种可穿戴柔性应变/压力传感器。值得注意的是，根据刚性导电层和弹性TPU基质之间的模量偏差，对导电NWF进行预拉伸处理可以制备出具有特殊微裂纹结构的应变传感器，并通过改变CNC含量来构建可控制备的裂纹密度导电层。

图1 MXene和MC @ p-NWF的形态和结构表征。

文献链接：https://doi.org/10.1039/D0TA07832H

30、川大王海波/成煦团队CEJ：防水、高灵敏的MXene纳米复合电子织物，用于可穿戴电子产品

众所周知，荷叶表面有巨大的突起(即“乳突”结构)。荷叶表面这种复杂的微纳米结构使其具有自清洁和耐腐蚀的双重特性。受天然超疏水表面的启发，四川大学轻工科学与工程学院王海波副教授&成煦副教授团队通过在棉纤维基底（MX@SiNPs棉）上构建二维MXene纳米片和零维（0D）硅纳米颗粒（SiNPs），成功地制备了一种防水、高灵敏度、可穿戴的多模传感器。制备的MX@SiNPs棉对压、弯、扭表现出高性能传感、高灵敏度（S1=12.23kPa^-1）、在压力-松弛循环下的稳定响应和较宽的传感范围（压力：8.8 Pa-70 kPa，弯曲：0-180°，扭转：0-628 rad m^-1）。由于其层次化结构和低表面能的SiNPs层，MXenes-织物传感器可以在潮湿和腐蚀条件下保持本征电导率。这种防水、高灵敏度的MXene增强棉织物为该传感器的广泛应用和规模化制备，延长其使用寿命奠定了基础。

图1. MXene@SiNPs棉织物生产工艺示意图

文献链接：DOI: 10.1016/j.cej.2020.125547

31、Nano Energy：MXene基可穿戴应变传感器，具有类似瓦片的堆叠式分层微观结构，可进行宽范围的超灵敏传感

可穿戴柔性应变传感器具有高灵敏度、宽感应范围、大拉伸性和低应变可检测性，在电子皮肤、人体运动检测和医学诊断等领域具有广阔的应用前景。然而，常规的应变传感器通常显示出窄的感测范围、低灵敏度以及复杂的制造工艺，这限制了它们在重要生理信号精确检测中的应用。北京化工大学材料学院万鹏博、张立群教授课题组在国际期刊Nano Energy上发表题为“Wearable MXene nanocomposites-based strain sensor with tile-like stacked hierarchical microstructure for broad-range ultrasensitive sensing”的研究论文。本文报告了一种柔性可穿戴应变传感器的制造策略，该传感器使用了MXene /聚苯胺纤维（PANIF）（MXene/PANIF）纳米复合材料传感层，并具有类似瓷砖的堆叠式分层微结构，其灵感来自于古代宫殿的屋顶瓦片。通过分别在弹性橡胶基材上铺展MXene和PANIF层，从而制备出具有片状堆叠式微结构的MXene/PANIF纳米复合材料传感层。组装后的应变传感器可用于检测宽范围（高达80％的应变）的人体运动、具有超低的检测极限（0.1538％的应变）、高灵敏度（对规格系数（GF）高达2369.1）、出色的重现性和稳定性。此外，应变传感器可以耦合到用于无线地监测人体运动的无线发射器。因此，基于可穿戴MXene纳米复合材料的应变传感器是用于各种实时人体运动检测、个人医疗保健和临床诊断的有前途且有吸引力的未来电子设备。

图1.（a）柔性可穿戴MXene/PANIF纳米复合材料应变传感器的制造过程，该传感器具有瓦片状的堆叠式分层微观结构。（b）MXene片和（c）PANIF的SEM图像。（d）应变传感器的瓦片状堆叠式分层微观结构的SEM图像。插图：古代宫殿重叠的屋顶瓦片。（e）应变传感器的照片。

文献链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105187