基于MXene/液态金属@PDMS海绵的高灵敏柔性压阻传感器在久坐健康监测中的应用研究

本研究针对传统金属基压阻传感器在检测人体微弱生理信号（如脉搏）时灵敏度不足（GF仅2-4.8）的问题，通过改进插层剥离和液相涂覆技术，在丝素蛋白/聚乙烯醇基底（MoS2@SF/PVA）上制备二维二硫化钼范德华薄膜，开发出GF高达290的柔性压阻应变传感器。该器件在3000次循环测试后电阻仅下降6～7%，可无创贴合皮肤实现脉搏信号监测，为柔性电子在医疗监测领域提供创新解决方案。

　　

在医疗监测和柔性电子技术快速发展的今天，传统金属基压阻传感器面临重大挑战：其应变系数（GF）普遍局限在2-4.8区间，难以捕捉人体表面小于1%的微弱机械应变（如脉搏波动）。更棘手的是，现有二硫化钼（MoS₂）薄膜制备技术存在工艺复杂、成本高昂、批次稳定性差等问题，严重制约其在可穿戴设备中的应用。

针对这些技术瓶颈，中国电子科技大学（根据CRediT署名推测）的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表突破性成果。他们创新性地将电化学插层剥离技术与液相涂覆工艺结合，在丝素蛋白/聚乙烯醇（SF/PVA）复合基底上构建厚度精确可控的2H相MoS₂范德华薄膜，研制出具有三明治结构的超柔性传感器。该器件不仅实现290的超高GF值，更在3000次疲劳测试后保持93%以上的初始性能，最终成功应用于无创式人体脉搏监测。

研究团队运用三大关键技术：1）改良的THAB（四庚基溴化铵）插层剥离法制备半导体级2H-MoS₂纳米片分散液；2）基于SF/PVA的生物相容性基底构建技术；3）金/铟复合电极的微纳加工工艺。通过系统优化薄膜厚度参数，发现80 nm MoS₂层具有最佳压阻特性。

【材料表征】

SEM分析显示MoS₂薄膜呈现高度连续的拓扑结构，原子力显微镜测得表面粗糙度<5 nm。X射线衍射证实2H相纯度达98%，拉曼光谱显示E¹_2g和A_1g特征峰间距反映层数可控性。

【性能测试】

传感器在0-0.5%应变区间呈现线性响应（R²>0.99），响应时间<50 ms。相比传统溅射法制备的V掺杂MoS₂传感器（GF=140），本研究的GF值提升107%。人体试验证明其可清晰分辨桡动脉的收缩峰、重搏波等特征波形。

【结论与展望】

这项研究首次实现二维材料范德华薄膜在生物医疗监测领域的规模化应用突破。通过材料-结构-工艺协同创新，解决了柔性传感器灵敏度与耐久性难以兼得的行业难题。特别值得注意的是，SF/PVA基底赋予器件优异的皮肤贴合性，无需粘合剂即可实现稳定信号采集，这为长期健康监测提供了全新思路。未来通过集成无线传输模块，该技术有望推动居家慢性病管理系统的革新。