AFM综述：面向可穿戴设备的MXene基柔性复合材料最新进展

一、文章概述

近几十年来，由于在便携式移动电子设备和人体运动监控中广阔的应用前景，柔性可穿戴设备已被广泛的研究。MXene是一种新型的2D纳米材料，正在不断发展壮大，其优越的性能包括出色的导电性、丰富的表面官能团、独特的层状结构、大表面积和亲水性，使其成为柔性可穿戴设备的潜在候选材料。许多开创性的工作致力于开发具有各种功能和设计结构的，基于MXene的柔性复合材料。基于此，本综述总结了可穿戴设备中基于MXene的柔性复合材料的最新进展，重点关注传感器、超级电容器和电磁干扰屏蔽材料的制备策略、工作机制、性能及其应用。此外，文章的最后还讨论了当前的挑战和未来的前景。

二、图文导读

基于MXene的复合材料的优点及其在可穿戴设备中的应用，包括a-e）可穿戴传感器，f-h）可穿戴EMI屏蔽材料以及i-k）可穿戴超级电容器。

a）纤维状MXene应变传感器的制备过程示意图。

b）MXene/PU纤维的纺丝过程示意图。

c）MXene/CNTs夹层的制备方法。

d）MXene/石墨烯/PDMS应变传感器在不同拉伸状态下的示意图。

e）导电、防冻和自修复的MXene基纳米复合有机水凝胶的示意图。

a）具有树突-层状结构的MXene/SWCNT/PVP膜的示意图。

b）制作有MXene的气流成网纸压力传感器。

c）获得的MXene-海绵传感器的压力敏感模型。

d）MXene/BC碳气凝胶的制造示意图。

e）具有仿生棘刺微结构的MXene压力传感器的设计和组装。

f）用于可穿戴电容式压力传感器的MXene复合材料的示意图。

a）湿纺法基于MXene的杂化纤维流程图。

b）rGO/MXene纤维复合材料的制造程序图。

c）MXene/BC混合纸和可拉伸超级电容器的插图。

d）基于MXene的结构，用于能量存储、能量收集和传感器。

a）MXene/PPy墨水的示意图。

b）制备疏水性MXene/PPy涂层的PET纺织品。

c）MXene/AgNWs装饰的真丝纺织品的制造。

d-i）（MA）20丝在各种放大倍数下的SEM图像。

三、未来研究趋势

1）克服MXene的缺点，例如稳定性、高成本和少量生产等；

2）优化基于MXene的复合材料的设计策略。

3）结合不同类型的材料，优化复杂结构的设计，以进一步提高柔韧性以及拉伸和压缩强度。

4）开发多功能、高性能集成传感器。

5）深入了解MXene基柔性材料结构与性能之间的关系。

6）面向可穿戴的舒适性（例如透气/汗透性）和更好的用户体验

7）进一步优化可穿戴设备的非接触式和人机交互。

四、论文信息

Flexible MXene-Based Composites for Wearable Devices

Advanced Functional Materials (IF=16.836)

Pub Date : 2021-03-08

DOI: 10.1002/adfm.202009524

Chang Ma; Ming-Guo Ma*; Chuanling Si*; Xing-Xiang Ji*; Pengbo Wan*

Research Center of Biomass Clean Utilization, Beijing Key Laboratory of Lignocellulosic Chemistry, College of Materials Science and Technology, Beijing Forestry University, Beijing, 100083 P. R. China