河北工业大学制备高灵敏度柔性传感器

  近年来,越来越多的电子设备正在向着小型化、柔性化和可穿戴方向发展。近日,河北工业大学材料学院、能源装备材料技术研究院研究人员在柔性传感器领域取得突破进展。相关研究进展分别刊登于《材料化学杂质A 》和《美国化学会应用材料与界面》。

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  研究人员提出结合静电纺丝和自组装技术,制备出MXene的聚合物三维纤维骨架。可提供高度互连的多孔结构,有利于有机气体分子的扩散、吸附和脱附。MXene表面丰富的修饰官能团可进一步为气体分子提供活性吸附位点。通过自组装技术可获得极薄(单层或寡层)的MXene传感层,可有效使活性吸附位点全部暴露。该传感器可在室温下连续工作,对微量极性有机气体具有高灵敏度,具有良好的重现性和可靠性,同时具备良好的柔性,有望集成于便携式可穿戴设备。

  此外,该课题组采用类弹簧结构的包芯纱作为柔性骨架,表面组装二维片层结构石墨烯,得到包芯纱—石墨烯复合网膜作为应变传感器的导电层,替代表面平整的平面导电层。复合网膜特殊的类弹簧网状结构对外界机械刺激极为敏感,使传感器在灵敏度和检测限等方面的性能均有大幅度提高。该传感器可检测拉伸、弯曲、压缩和微弱震动等多种形变,可实现原位检测人体活动和生理信号,为电子皮肤的发展提供了技术支持,具有重要的研究意义和实际应用价值。