基于MoS2@丝素蛋白/PVA复合薄膜的可穿戴柔性应变传感器：高灵敏度与生物相容性协同创新

针对传统金属基应变传感器灵敏度低（GF仅2-4.8）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（SF/PVA）基底上构建二维二硫化钼（MoS2）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次循环后电阻仅衰减6～7%，并能无创贴合皮肤检测脉搏信号，为柔性电子在医疗监测领域提供创新解决方案。

　　

在医疗监测和智能穿戴领域，如何实现高灵敏度、舒适耐用的柔性传感器一直是重大挑战。传统金属基传感器虽可大规模应用，但其应变系数（Gauge Factor, GF）普遍低于5，难以捕捉人体微应变（如<1%的脉搏信号）。而二维半导体材料如二硫化钼（MoS₂）虽展现超高GF（单层达-148），却受制于制备工艺复杂、成本高昂等问题。更关键的是，现有器件往往忽视生物相容性，导致长期佩戴舒适度不足。

针对这些瓶颈，中国电子科技大学（根据基金项目推断）的研究团队创新性地将MoS₂范德华薄膜与丝素蛋白（SF）/聚乙烯醇（PVA）复合基底结合，开发出兼具高灵敏度和生物相容性的柔性应变传感器。这项发表于《Journal of Alloys and Compounds》的研究，通过优化MoS₂薄膜厚度至80 nm，使传感器GF突破290，同时保持3000次循环后仅6～7%的电阻衰减率，最终实现无需粘合剂即可贴合皮肤检测脉搏信号的功能。

关键技术方法
研究采用改进的电化学插层剥离法获得相纯度高的2H-MoS₂纳米片，通过液相涂覆在SF/PVA基底构建三明治结构：金-铟复合电极层、MoS₂活性层和SF/PVA基底层。利用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征薄膜形貌，通过疲劳测试评估器件稳定性，最终进行人体脉搏信号检测验证应用潜力。

研究结果

1. 材料表征：SEM显示MoS₂薄膜表面连续均匀，AFM测得厚度分布集中在80 nm区间，X射线衍射（XRD）证实2H半导体相结构。
2. 性能优化：厚度为80 nm的MoS₂薄膜使传感器GF达290，远超传统金属材料（GF=2-4.8）和硅基器件（GF≈100）。
3. 稳定性测试：3000次应变循环后电阻仅降低4-7%，归因于SF/PVA基底的高柔韧性和MoS₂薄膜的强界面结合。
4. 生物应用：传感器可直接贴合手腕检测桡动脉脉搏波形，信噪比优于传统设备，证实其在医疗监测中的实用性。

结论与意义
该研究通过材料创新与工艺优化，首次实现MoS₂范德华薄膜与天然生物材料SF的协同集成。其核心突破在于：① 采用THAB插层剂获得高纯度2H-MoS₂纳米片，解决液相分散难题；② 通过基底选择与结构设计，兼顾高GF（290）和循环稳定性；③ 利用SF的天然皮肤亲和性，消除传统粘合剂导致的佩戴不适。这种"高性能-高舒适"双赢策略，为柔性电子在远程医疗、运动监测等场景的应用开辟新路径，尤其对需要长期佩戴的慢性病监测具有重要价值。