基于MXene/Ag NWs可拉伸应变传感器的制备及可穿戴应用

【研究背景】
具有良好机械稳定性的高度可拉伸可穿戴微电子产品在可穿戴领域中得到了广泛的应用，包括可穿戴电热织物，用于监测和空气过滤的面罩，人工电子皮肤和敏感应变传感器等等。传统的应变传感器一般采用刚性金属和半导体材料制成，应变范围小，测量系数低，这大大限制了其应用。为了提高电导率，在高应变系数下，对氧化锰、聚吡咯和碳纳米管进行处理，并将基质(包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜和弹性聚合物)浸渍在饱和溶液中形成复合物。为了提高大应变的灵活性，引入了编织、编织、编织和无纺布。智能纺织品是仿生学的概念，仿生学可以模拟生命系统，具有感知和反应的双重功能。对于智能可穿戴纺织品来说，智能来源于添加到纺织品中的特殊成分，这些成分可以是电子设备、特殊构造的聚合物，甚至是着色剂。智能纺织品,包括形状记忆面料,防水和透湿面料,多颜色面料和可穿戴电子织物,通常是为了弥补不良条件和为人类提供更好的保护,但它们往往有缺陷,如不连续传导和不舒服的锻炼或做日常活动时穿。为了最大限度地解决这一关键问题，金属纳米颗粒、纳米线等具有高导电性、柔软性和耐久性的纳米材料被广泛应用于应变传感器中。

【成果简介】
近期，东华大学杜赵群教授在国际知名学术期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表一篇题目为：Preparation of a Highly Sensitive and Stretchable Strain Sensor of MXene/Silver Nanocomposite-Based Yarn and Wearable Applications的研究论文，文中开发了一种新的方法，通过制造零维(0D)一维(1D)二维(2D)纳米复合材料，称为NMS纱线，其中N、M和S分别代表纳米复合材料、MXene和银。银材料因其良好的电化学性能(导电率和延展性)，在智能纺织品中发挥着关键作用，为新一代电子皮肤的发展做出了贡献。因此，本文的目标是通过制备具有二维纳米片结构的MXene，合成0D银纳米粒子(AgNPs)，再引入一维银纳米线(AgNWs)，获得具有良好导电性的多尺度纳米复合材料。在纳米复合材料三维结构的基础上，经预处理的纳米复合材料纱线可用于人体运动的监测，具有智能纺织产品和可穿戴电子设备的潜力和性能。

【图文导读】

图1.NWS复合材料制备过程。

图2.NWS及相关材料的物理表征。

图3. NMS纱线应变传感器的传感性能表征。

图4.NMS纱线应变传感器的应变系数与以往各项工作的比较。

图5.NMS纱线应变传感器对人体运动监测。

图6.NMS纱线在用于识别的智能手套的应用。

图7.NMS织物的电热性能。