微量钬掺杂Fe3Ga合金中纳米析出相介导的磁畴壁钉扎与磁晶各向异性增强

为解决传统金属材料在柔性传感器中灵敏度不足的问题，研究人员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（MoS2）范德华薄膜，开发出高灵敏度（GF=290）、耐疲劳（3000次循环电阻仅下降6～7%）的生物相容性应变传感器，可精准监测人体脉搏信号，为柔性电子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，传统金属基应变传感器面临重大挑战：其灵敏度（GF仅2-4.8）难以捕捉人体微弱的生理信号（如脉搏应变<1%）。二维半导体材料虽展现出高灵敏度潜力，但大规模制备时存在工艺复杂、成本高昂等问题。尤其二硫化钼（MoS₂）作为过渡金属二硫化物（TMDCs）代表，虽具有优异的应力调制带隙敏感性，但传统制备方法难以获得高质量2H相（半导体相）纳米片均匀分散体系。

针对这些瓶颈，中国的研究团队通过改良电化学插层剥离技术，成功制备出厚度分布极窄的2H-MoS₂纳米片，并创新性地采用"自上而下剥离+液相涂覆"工艺，在丝素蛋白/聚乙烯醇（SF/PVA）复合基底上构建了80 nm厚度的MoS₂范德华薄膜。这种三明治结构传感器由金-铟复合电极层、MoS₂活性层和SF/PVA基底组成，无需粘合剂即可与皮肤完美贴合。相关成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

关键技术包括：1）优化电化学插层参数获得单相2H-MoS₂纳米片；2）通过SEM和AFM精确调控薄膜厚度与均匀性；3）采用疲劳测试评估3000次循环下的电阻稳定性；4）基于GF公式定量分析灵敏度。

材料表征
SEM显示MoS₂薄膜表面连续无裂纹，AFM证实80 nm厚度时呈现最佳层间堆叠结构，XRD验证了2H相晶体结构的完整性。

性能测试
最优样品在80 nm厚度时GF达290，远超传统金属（4.8）和硅基材料（100）。3000次弯曲循环后电阻仅衰减6～7%，滞后效应低于同类产品。

应用验证
传感器可实时捕捉手指弯曲、颈部吞咽等宏观运动，更能精确识别桡动脉脉搏波形中的重搏波等细节特征，信噪比显著优于商用设备。

该研究突破性地解决了二维材料柔性器件规模化制备的三大难题：通过THAB插层分子设计保证2H相纯度，利用SF/PVA基底实现生物相容性与机械柔性的平衡，借助金-铟复合电极降低界面接触电阻。所开发的传感器兼具高灵敏度（GF>200）、快速响应（<100 ms）和超薄特性（<100 μm），为可穿戴医疗监测和软体机器人触觉反馈提供了新材料范式。特别值得注意的是，丝素蛋白基底的天然皮肤亲和性使设备可长期佩戴而无致敏风险，这项特性在糖尿病足溃疡预警等长期监测场景中具有独特优势。研究团队通过国家重点研发计划（2021YFB2800104）等项目的支持，进一步验证了该技术路线在大面积阵列化生产中的可行性，为产业化铺平了道路。