MXene/聚合物纖維氈柔性與彈性俱佳

近年來，隨著柔性電子科學和人工智能技術的發展，柔性應變傳感器件逐漸成為了一大研究熱點。MXene是一種新興的二維過渡金屬碳化物/碳氮化物，與大多數其他二維材料（如石墨烯）不同，MXene具有良好的親水性和高的本征金屬導電性，同時原子層厚度的MXene納米結構具有良好的柔性，使其在柔性應變傳感領域表現出潛在的優勢。

近日，河北工業大學材料科學與工程學院副研究員苑文靜課題組采用靜電紡絲技術制備了柔性聚合物纖維氈（PF）。該纖維氈具有均勻的纖維網絡和孔隙結構，表現出良好的柔性和優異的彈性。二維MXene片層表面由于具有豐富的功能化基團，可通過氫鍵或靜電相互作用包覆于纖維氈表面，得到高柔性、可拉伸的導電M/PF氈。當M/PF氈被拉伸時，纖維網絡變得致密，并且纖維趨向于沿應變方向平行排列，可以緩沖單個MXene/聚合物纖維上的應變負荷，從而擴大傳感范圍。高導電二維MXene片層可使傳感網絡具有較低的初始電阻。拉伸后片層間發生相對滑動使導電層電阻增加。較低的初始電阻可賦予導電層更高的相對電阻變化率。因此，該M/PF氈應變傳感器表現出優異的綜合傳感性能，包括超高的靈敏度、寬的傳感范圍，以及良好的穩定性，可實現對拉伸、彎曲、壓縮等不同形變的檢測。通過調節彈性體組分比例，可實現對靈敏度和傳感范圍的可控調節。同時，該M/PF氈傳感器可應用于人體活動和各種生理信號的實時監測，在柔性可穿戴電子器件領域具有潛在的應用前景。