MXene/聚合物纤维毡柔性与弹性俱佳

近年来，随着柔性电子科学和人工智能技术的发展，柔性应变传感器件逐渐成为了一大研究热点。MXene是一种新兴的二维过渡金属碳化物/碳氮化物，与大多数其他二维材料（如石墨烯）不同，MXene具有良好的亲水性和高的本征金属导电性，同时原子层厚度的MXene纳米结构具有良好的柔性，使其在柔性应变传感领域表现出潜在的优势。

近日，河北工业大学材料科学与工程学院副研究员苑文静课题组采用静电纺丝技术制备了柔性聚合物纤维毡（PF）。该纤维毡具有均匀的纤维网络和孔隙结构，表现出良好的柔性和优异的弹性。二维MXene片层表面由于具有丰富的功能化基团，可通过氢键或静电相互作用包覆于纤维毡表面，得到高柔性、可拉伸的导电M/PF毡。当M/PF毡被拉伸时，纤维网络变得致密，并且纤维趋向于沿应变方向平行排列，可以缓冲单个MXene/聚合物纤维上的应变负荷，从而扩大传感范围。高导电二维MXene片层可使传感网络具有较低的初始电阻。拉伸后片层间发生相对滑动使导电层电阻增加。较低的初始电阻可赋予导电层更高的相对电阻变化率。因此，该M/PF毡应变传感器表现出优异的综合传感性能，包括超高的灵敏度、宽的传感范围，以及良好的稳定性，可实现对拉伸、弯曲、压缩等不同形变的检测。通过调节弹性体组分比例，可实现对灵敏度和传感范围的可控调节。同时，该M/PF毡传感器可应用于人体活动和各种生理信号的实时监测，在柔性可穿戴电子器件领域具有潜在的应用前景。