北化张立群/万鹏博教授团队ACS Nano：透气、可降解、超灵敏的MXene/蛋白质基医用压力传感器

文章来源：北科新材浏览次数：5198时间：2021-06-09 QQ学术交流群：1092348845

一、文章概述

柔性、透气、可降解的压力传感器因其具有优异的传感性能、柔韧性、透气性、轻便、减少电子垃圾和环境友好等优势，在可穿戴人造皮肤、医疗监测和人工智能等各种实际应用中引起了极大的关注。然而，传统的塑料或弹性体具有不渗透性、不舒适性、机械失配和不可降解性，极大地限制了它们的实际应用。因此，制造这种具有高灵活性、易降解性和透气性的压力传感器仍然是一个关键的挑战，也是非常需要的。近日，北京化工大学Liqun Zhang和Pengbo Wan教授研究团队提出了一种基于MXene/蛋白质纳米复合材料的可穿戴、透气、可降解和高灵敏度的压力传感器。考虑到可生物降解和透气的特性，该传感器有望在智能电子皮肤、人体运动检测、疾病诊断和人机交互中找到潜在的应用。相关研究论文以题为“Breathable Ti3C2Tx MXene/Protein Nanocomposites for Ultrasensitive Medical Pressure Sensor with Degradability in Solvents”发表在国际材料学顶尖期刊ACS Nano (IF=14.588)上。（1）材料与器件的制备：所制造的MXene/蛋白质基压力传感器：由透气的导电MXene涂层丝素蛋白纳米纤维（MXene-SF）膜和带有MXene墨印（MXene ink-SF）交叉电极图案的丝素蛋白纳米纤维膜组装而成，可以分别作为传感层和电极层。（2）传感器性能：组装的压力传感器具有：宽传感范围（高达39.3 kPa）、高灵敏度（1.4-15.7 kPa 时为298.4 kPa^-1；15.7-39.3 kPa时为171.9 kPa^-1）、响应/恢复时间快（7/16 ms)、可靠的透气性、超过10000次循环的优异循环稳定性、良好的生物相容性和强大的降解性。（3）应用场景：该传感器在监测人类生理信号、可以作为人工皮肤以定量监测压力分布，并且在实时、无线生物监测方面显示出优异的传感性能。

二、图文导读

图 1. 透气可降解MXene/蛋白质纳米复合材料压力传感器的制作过程示意图。

图 2. （a）SF 纳米纤维膜的SEM图像。

（b）MXene 纳米片的SEM图像。

（c）MXene 纳米片的AFM图像。

（d）MXene-SF膜的SEM图像。

（e）附着在手指上的MXene墨水-SF叉指电极的照片。

（f）MXene墨水图案的SF纳米纤维膜用作导体以点亮LED灯泡的照片。

（g）在不同的弯曲/延伸循环后，由MXene墨水图案化的蛇形电极的电导率保持率。

（h）水蒸气透过测试示意图和（i）瓶中剩余水的质量变化。

图 3. 压力传感器的传感性能。

图 4. MXene/蛋白质压力传感器在大规模人类活动和微小活动检测中的应用。

图 5. MXene/基于蛋白质的压力传感阵列的压力映射和无线传感性能。

图 6. MXene/蛋白质纳米复合材料传感器的生物相容性和降解特性。

三、论文信息Breathable Ti3C2Tx MXene/Protein Nanocomposites for Ultrasensitive Medical Pressure Sensor with Degradability in Solvents ACS Nano (IF=14.588) Pub Date : 2021-06-03 DOI: 10.1021/acsnano.1c00472 Mingyuan Chao, Lingzhang He, Min Gong, Na Li, Xiaobin Li, Longfei Peng, Feng Shi, Liqun Zhang, Pengbo Wan Interdisciplinary Research Center for Artificial Intelligence, College of Materials Science and Engineering, State Key Laboratory of Organic−Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China

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