MXene/黑磷复合柔性压力传感器在可穿戴电子设备中的创新应用

《Surfaces and Interfaces》：Flexible Tactile Pressure Sensor Decorated with MXene-based Composites for Wearable Electronics

本文报道了一种基于Ti3C2Tx/黑磷（BP）复合材料的柔性压力传感器创新制备策略。该传感器利用MXene基复合材料修饰的棉纤维三维多孔结构作为活性层，展现出宽检测范围（0-30.5 kPa）、高灵敏度（2.93 kPa?1）、优异机械稳定性（2100次循环）及快速响应/恢复特性（400/100 ms），在电子皮肤、健康监测和人工智能领域具有重要应用前景。

　　

Highlight

该传感器通过MXene/黑磷复合材料与组织纸的三维多孔结构协同作用，实现了卓越的压力传感性能。其独特的层状设计不仅有效防止黑磷氧化，还优化了电荷传输动力学。

Results and discussion

本研究通过蚀刻MAX相前驱体（Ti₃AlC₂）成功制备出Ti₃C₂T_x MXene材料。扫描电镜图像显示Ti₃C₂T_x呈现典型的二维超薄大片层结构，证实MAX相已完全转化为MXene纳米片。XRD数据进一步验证了这一结果。MXene与黑磷纳米片通过静电自组装形成稳定异质结构，其中MXene的负表面电荷与黑磷的正表面电荷产生互补效应，显著提升了复合材料的界面性能。

Conclusion

柔性压力传感器在健康监测、人体运动检测和人工智能领域具有广阔应用前景。本文报道的基于Ti₃C₂T_x/黑磷/组织纸的传感器凭借其独特的三维多孔结构和层状设计，展现出包括高灵敏度、快速响应和优异循环稳定性在内的卓越性能。