缺陷工程优化织构化PNN-PHT压电陶瓷的电致应变性能

本文推荐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范德华薄膜，开发出高柔性、灵敏且生物兼容的压阻应变传感器。该传感器灵敏度达290（GF），经3000次循环测试后电阻仅降低6～7%，可无创监测人体脉搏和皮肤微应变，为柔性电子在医疗监测领域提供新方案。

　　

在医疗监测和人机交互领域，高灵敏度柔性传感器的需求日益迫切。传统金属基压阻材料因应变系数（GF）仅2-4.8，难以捕捉人体微小机械信号（如<1%的脉搏应变）。二维材料MoS₂虽展现出超高GF（单层-148），但现有制备技术存在晶相控制难、成本高、规模化生产受限等瓶颈。

四川大学（Sichuan University）的研究团队创新性地将电化学插层剥离与液相涂覆技术结合，在SF/PVA基底上构建了厚度精确可控的2H-MoS₂范德华薄膜（80 nm最优），形成三明治结构传感器：金/铟复合电极层-MoS₂活性层-基底复合层。该设计突破性地实现了无胶粘皮肤贴合，GF值达290，远超同类器件（如磁控溅射MoS₂的GF=140）。关键技术包括：THAB（四庚基溴化铵）辅助电化学插层剥离获得2H相MoS₂纳米片、液相自组装成膜工艺、以及SF/PVA基底生物相容性优化。

材料表征

SEM显示MoS₂薄膜宏观连续无裂纹，高倍镜下可见层状堆叠结构，XRD证实2H半导体相纯度。

性能测试

80 nm MoS₂薄膜传感器展现最佳响应，0.1%应变下ΔR/R₀达29%，响应时间<100 ms。3000次循环后电阻衰减<7%，优于文献报道的溶液法MoS₂传感器（GF≈100）。

应用验证

器件可直接贴附腕部检测桡动脉脉搏波，清晰分辨收缩峰、重搏波等特征，还能识别皮肤纹理的微米级形变。

该研究通过缺陷工程调控MoS₂薄膜织构，解决了柔性传感器灵敏度与稳定性的矛盾。SF生物材料的使用避免了传统PDMS基底的皮肤刺激性，为长期可穿戴医疗设备开发提供新思路。成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》，得到国家重点研发计划（2021YFB2800104）等基金支持，为柔性电子在智慧医疗、软体机器人等领域的应用奠定基础。