综述：MXene基柔性传感器：从创新合成到多功能应用及未来展望

《Advanced Materials Technologies》：MXene-Based Flexible Sensors: From Innovative Synthesis to Multifunctional Applications and Future Perspectives

本综述系统梳理了MXene基柔性传感器领域的最新进展。文章重点阐述了MXene材料的创新合成方法、可调导电性、机械柔性和多功能性，系统分析了其在压阻/压电/电容/摩擦电式应变与压力传感器以及气/湿敏传感器中的应用，并展望了生物相容性与环境稳定性等关键挑战，为未来技术革新提供了重要参考。

　　

Abstract

柔性传感器以其轻质特性和优异的变形可重复性而区别于刚性电子器件。然而，柔性传感器在灵敏度、传感范围和响应时间等方面的性能尚不理想，这迫切需要发展先进的优化策略，包括材料组成设计、微观结构工程和器件架构创新。MXene材料卓越的机械性能和高导电性使其成为柔性传感器的理想候选材料。本综述系统总结了MXene创新合成方法的进展，讨论了其可调导电性、机械柔性和多功能性，随后系统分析了柔性应变和压力传感器（分为压阻式、压电式、电容式和摩擦电式）以及气体和湿度传感器。最后，重点指出了有关生物相容性和环境稳定性的关键挑战。总体而言，本综述为MXene基柔性传感器提供了全面且最新的视角，为该领域的未来探索和技术创新奠定了坚实基础。

MXene材料：特性与合成创新

MXene是一类新兴的二维材料，其通式为M_n+1X_nT_x，其中M代表过渡金属，X代表碳或氮，T_x代表表面终止基团。这类材料因其高电导率、优异的机械强度和固有的柔韧性而备受关注。综述详细梳理了MXene的合成方法，从传统的氢氟酸刻蚀到更安全、可控的创新方法，如原位形成HF的刻蚀法、电化学刻蚀以及无氟合成路线。这些方法旨在提高MXene的质量、产率，并更好地控制其层数和表面化学性质，从而为其在柔性传感器中的应用奠定材料基础。

柔性传感器的核心性能与MXene的优势

柔性传感器的性能优化是关键挑战。MXene的高电导率有利于实现高灵敏度，其片层结构易于构建多孔或褶皱的微观结构，这可以显著扩大传感范围并改善响应时间。此外，MXene表面的可调终止基团为其带来了多功能性，例如对特定气体分子或水分子的亲和力，这使其在气体和湿度传感方面展现出巨大潜力。

MXene在各类柔性传感器中的应用详解

综述系统分析了MXene在多种类型柔性传感器中的应用。在应变和压力传感方面，MXene被用于制备压阻式传感器，其电阻随形变而变化；用于压电式传感器，利用其压电效应；用于电容式传感器，作为电极材料影响电容变化；以及用于摩擦电式传感器，作为摩擦层材料产生电荷。在环境传感方面，MXene对挥发性有机物或水蒸气的吸附会导致其电学性质发生变化，从而实现气体和湿度检测。

面临的挑战与未来展望

尽管前景广阔，MXene基柔性传感器的实际应用仍面临挑战。生物相容性是需要重点关注的问题，特别是在可穿戴和植入式医疗设备中，需确保材料对人体组织无害。环境稳定性是另一大挑战，MXene在某些条件下（如潮湿空气或高温）可能发生氧化，导致性能衰减。未来的研究将集中于开发更稳定的MXene材料、优化器件封装技术，以及探索其在健康监测、人机交互和智能机器人等领域的创新应用。

Conflict of Interest

The authors declare no conflict of interest.