基于丝素/MXene复合纳米纤维柔性薄膜的制备及其导电性能

2023-08-02 04:51:26王寅丁新波刘涛仇巧华王艳敏
现代纺织技术 2023年4期
关键词:静电纺丝复合膜

王寅 丁新波 刘涛 仇巧华 王艳敏

摘 要:为获得具有良好导电性和响应时间的柔性传感器,以丝素蛋白(SF)作为基体,自制MXene为功能材料,通过控制加入MXene的量,采用静电纺丝技术制备出不同配比的SF/MXene复合膜。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射及2400源表对复合膜的微观形貌、分子结构、导电性能以及传感性能进行了表征。结果表明:当添加4%质量分数的MXene时,复合膜具有最好的传感性能(电导率为1.24 mS/m)和机械性能(断裂应力为2.1 MPa);复合膜经过6000次弯曲循环后电阻仍可以保持初始的大小,具有良好的稳定性和耐久性;且该传感器具有较快的响应(72 ms)和恢复时间(64 ms)。实验结果证明,SF/MXene复合膜作为一种柔性传感器具有良好的应用前景。

关键词:丝素蛋白;MXene;复合膜;静电纺丝;柔性传感器

中图分类号:TP212

文献标志码:A

文章编号:1009-265X(2023)04-0063-11

收稿日期:2022-10-26

网络出版日期:2023-01-06

基金项目:国家自然科学基金项目(31900964)

作者简介:王寅 (1998—),男,南京人,硕士研究生,主要从事现代纺织技术及新产品开发方面的研究。

通信作者:丁新波,E-mail:dxblt@zstu.edu.cn

如今,柔性传感器在能量收集[1-2]、医疗健康[3]、体育運动[4]、交通运输[5]和智能可穿戴[6]等领域有着广泛的应用。柔性传感器克服传统刚性传感器的传感范围有限和不便携性的缺点[7],具有灵活性、高柔韧性、可穿戴性、轻便性、高效性和准确性等优点[8-10]。尽管以往对柔性传感器的研究取得了不少成果,但在同时实现高灵敏度、高稳定性和高准确性以满足对人体检测的需求,仍然存在一些困难。

MXene是一种二维(2D)无机材料,具有优异的导电性能[11]、高电化学性能[12]和高比表面积[13]。Ti3C2Tx作为MXene家族中研究最多的材料,有着广泛的应用,例如在电池[14]、储能[15]、传感[16]、电磁干扰屏蔽(EMI)[17]和光电子学[18]等领域。MXene的化学式中存在多种官能团,例如—OH、—F、—O等,由于这些官能团的存在,使得MXene具有亲水性,可以轻松形成稳定的胶体溶液,容易与弹性材料发生物理或化学交联,形成柔性复合材料。Li等[19]利用碱氧化法制备了基于Ti3C2和TiO2湿度传感器,在低的相对湿度环境中表现出高灵敏性,可用于在非接触的情况下检测各种液体和手指的存在。Chia等[20]利用MXene开发了生物传感器,对于葡萄糖的检测具有高选择性和良好的电催化活性。因此,MXene作为一种可以增强传感器传感性能的材料,具有很大的研究前景。

传感器除了优异的传感性能外,舒适的透气性、良好的生物相容性和环境友好性也是重要的考虑因素。很多报道的传感器[21-23]使用了不透气的橡胶材料或塑料薄膜,这使得他们不适合长时间佩戴,并且有可能导致皮肤的瘙痒和不适。更重要的是,上述聚合物基板是不可降解的,因此会对环境造成污染。而丝素蛋白(SF)是很好的选择材料,SF是一种天然的高纯度蛋白质,可由蚕丝脱胶而成,主要成分包括丙氨酸、乙氨酸、丝氨酸等20种氨基酸,可通过降解最终变为氨基酸或寡肽,因此SF具有良好的生物相容性和可降解性,不会对环境造成污染。SF存在Silk Ⅰ和Silk Ⅱ两种不同的构象,一般认为Silk Ⅰ构象包括无规则线团和α-螺旋,而Silk Ⅱ构象主要由β-折叠构象的SF分子链组成,这种结构具有良好的稳定性和机械性能[24]。Zhang等[25]通过浇铸法利用SF和石墨烯制备出了具有优异机械性能的湿度传感器。因此,可以将SF作为基材制备柔性传感器。

静电纺丝法制备的纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、长径比大和轴向强度高等优点[26]。静电纺丝法制备柔性传感器通常有2种方法[27]。一种是利用静电纺丝把MXene和弹性材料的混合溶液直接纺成二维薄膜,制备柔性传感器。Sharma等[28]用此方法将MXene和聚四氟乙烯混合后静电纺丝制出了柔性传感器。另一种是用静电纺丝制出可拉伸的弹性基底,再将MXene通过氢键或静电作用修饰在该基底表面,制成传感器。Yang等[23]也用此方法将MXene修饰在静电纺丝得到的聚氨酯垫上,从而获得高柔性可拉伸的传感器。本文将SF与MXene共混后利用静电纺丝法制备出的SF/MXene复合膜,并对SF/MXene复合膜的微观形貌、分子结构、断裂强力和导电性能进行分析。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

钛碳化铝(Ti3AlC2,98%,200目)、纤维透析袋(截留分子量8000~14000 Da),上海麦克林生化科技有限公司;氢氟酸(AR,≥40%)、甲酸(AR,88%),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;无水乙醇(AR),杭州双林化工试剂有限公司;去蛹蚕茧(产自浙江桐庐);无水氯化钙(AR),杭州高晶精细化工有限公司。

电子分析天平(FA1004,力辰科技宁波市鄞州华丰仪器厂),集热式恒温加热磁力搅拌机(DF-101S,杭州惠创仪器设备有限公司),台式高速离心机(TGL-16G,湖南星科科学仪器有限公司),电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9036A,上海精宏实验设备有限公司),傅里叶红外光谱仪(Nicolet 5700,美国Thermo Electron公司),X射线衍射仪(D 8 discover,德国Bruker AXS有限公司),场发射扫描电子显微镜(Ultra55,德国Carl Zeiss公司),电子能谱仪(JSM-5610LV,日本Jeol公司),多功能力学拉伸机(KES-G1,山东新天地实验技术有限公司),静电纺丝机(JDF05,长沙纳仪仪器科技有限公司),智能多轴步进控制器(CM35D,北京时代超群电器科技有限公司),2400源表(Keithley 2400,泰克科技(中国)有限公司)。

1.2 MXene的制备

使用氢氟酸(HF)对Ti3AlC2进行刻蚀,将Ti3AlC2粉末缓慢加入过量的HF溶液中,再将混合物放至55 ℃的恒温加热磁力搅拌器使其充分反应。反应完成后取出混合物,用去离子水重复洗涤离心数次,直至最终混合物上清液的pH值为6,以保证除去多余的HF。最后将混合物置于60 ℃烘箱中干燥24 h后得到MXene粉末。

1.3 SF制备

本文采用肥皂对蚕茧进行脱胶,将肥皂和蚕茧放入水浴锅中,溶液与蚕茧的浴比为1∶50,煮沸60 min后,用去离子水清洗蚕茧,重复上述操作2~3次直至将丝胶去除。将脱胶后的蚕茧于50 ℃的条件下干燥得到纯净的丝素纤维。在锥形瓶中分别加入去离子水、无水乙醇和无水氯化钙形成三元溶液,三元溶液摩尔比为8∶5∶1,将丝素纤维加入溶液后,用双层保鲜膜封口后,将混合物置于75 ℃的水浴锅中恒温加热1~2 h,直至丝素纤维完全溶解。取出混合物进行过滤除杂,透析72 h后,冷冻干燥,最终得到白色丝素蛋白固体。

1.4 SF/MXene复合膜的制备

将SF置于甲酸溶液中,在室温条件下用磁力搅拌机搅拌至SF完全溶解,配成质量分数为10%的纺丝液;随后加入不同质量的MXene粉末,室温下搅拌至充分分散,得到MXene质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%纺丝液。将纺丝液进行静电纺丝,设置静电纺丝参数分别为:流速为0.5 mL/h,接收距离为10 cm,电压为20 kV,滚筒转速为50 r/min。一定时间纺丝后,获得纯SF和SF/MXene的纳米纤维膜。

1.5 表征方法

1.5.1 形貌与结构表征

采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对MXene及SF/MXene复合膜表面形貌进行观察。采用能谱代(EDS)对MXene进行元素分析,通过傅里叶红外光谱(FTIR)对MXene及SF/MXene复合膜的化学结构进行分析。测试时对MXene粉末采用溴化钾压片方法,对SF/MXene复合膜采用ATR方法,其中波数范围为4000~500 cm-1。通过X射线衍射(XRD)对MXene及SF/MXene复合膜的晶体结构进行分析。其中步长为0.2 s/步,2θ范围为5°~65°。

1.5.2 应力应变分析

通过多功能力学拉伸机对SF/MXene复合膜的应力应变进行分析。测试条件:夹持器隔距为10 mm,拉伸速度为1 mm/s,量程选择为0~10 N,温度为25 ℃,相对湿度为65%,试验结果取5个样品的平均值。测试前将复合膜剪成长为15 mm,宽为5 mm的样品,置于恒温恒湿间(温度为25 ℃,相对湿度为65%)平衡24 h。

1.5.3 传感性能分析

将SF/MXene复合膜固定在智能多轴步进控制器上,用2400源表对复合膜的电阻进行测试,试验取5个样品的平均值。测试前将复合膜剪成长为20 mm,宽为10 mm的样品。

2 结果与讨论

2.1 MXene的制备原理分析

根据文献[29]可以得知:Ti3AlC2在40%的HF水溶液中发生了以下简化的反应:

Ti3AlC2+3HFAlF3+3/2H2+Ti3C2(1)

Ti3C2+2H2OTi3C2(OH)2+H2(2)

Ti3C2+2HFTi3C2F2+H2(3)

式(1)是HF水溶液对Ti3AlC2中的Al层进行选择性刻蚀的主要反应。在反应发生过程中,Al原子从

两层之间去除,导致单个原子的剥落,由于金属键结合力的丧失,从而形成了Ti3C2Tx的层状形貌。在反应式(2)或式(3)发生时,则产生带有—OH或—F表面官能团的二维MXene剥离层。

2.1.1 微觀形貌表征分析

对Ti3AlC2和制备得到的MXene在FE-SEM下进行形貌观察,结果如图1所示。经过HF刻蚀后,MXene外观呈典型的手风琴结构[30],如图1(b)—(e)所示,而未经HF刻蚀的Ti3AlC2没有这种结构(见图1(a))。这是由于Ti3AlC2中间的Al层被HF剥蚀,从而获得层状结构,这说明HF对MXene成功刻蚀。经过12 h刻蚀后的MXene出现了层状结构,但是不够明显(见图1(b));24 h刻蚀后的MXene结构表面均匀平整的排列在一起,且块状颗粒边缘较整齐干净,棱角分明(见图1(c))。随着刻蚀时间的增加,在刻蚀时间超过24 h以后,除二维结构的片层外,表面开始出现一些颗粒(见图1(d)),这应该与过度刻蚀后的副产物TiC,TiC2,TiO2,AlF3等[31]有关。当HF的刻蚀时间达到48 h时,由于过度的刻蚀,导致MXene中一些片层掉落下来,层状的结构遭到破坏,形成与层方向垂直的裂缝。因此用HF刻蚀24 h得到的MXene保持了最完整的典型“手风琴结构”形貌。

2.1.2 EDS表征分析

不同刻蚀时间的MXene的EDS结果见表1,从表1中可看到Ti3AlC2主要由Ti、Al和C元素组成,经HF刻蚀后得到的MXene中,Al元素的占比明显下降,质量分数由20.76%下降到2%~3%,这说明HF成功将Ti3AlC2中的Al层剥蚀。另外,刻蚀得到的MXene中出现了F和O元素。O元素可能是由于HF在刻蚀过程中产生了—O和—OH官能团或者MXene表面在空气中发生了氧化。HF在刻蚀过程中形成副产物AlF[32]3,这可能是F元素产生的原因。

2.1.3 红外表征分析

图2为Ti3AlC2以及HF分别刻蚀不同时间后得到的MXene的红外光谱图。红外光谱说明产物中存在以下一些官能团,比如在3425 cm-1附近的峰代表了—OH,在2885 cm-1附近的峰代表了C—H,在1626 cm-1附近的峰代表了C—O、在1050 cm-1附近的峰代表了C—F[33]以及在570 cm-1附近的峰代表了Ti—O[34]。根据红外光谱结果可以得知,MXene和Ti3AlC2表面都存在大量自由羟基,但特征峰的变化并不明显,待后续分析测试进一步说明HF刻蚀对MXene结构的影响。

2.1.4 XRD表征分析

图3(b)为不同刻蚀时间MXene的XRD图谱。如图3(b)所示,Ti3AlC2在2θ=10°处的特征峰,经HF刻蚀后,该晶面特征峰向左偏移,表明HF处理去除Al层后,Ti3AlC2的微观结构和层间结构发生显著变化。这可能是由于Ti—Al键比Ti—C键作用力弱,刻蚀后Al被—F、—OH或O端基取代[35],导致结构膨胀,MXene的层间距增大。随着刻蚀时间的增加,MXene的(002)峰向右发生偏移,根据布拉格方程,说明层间距在变小[36]。HF有较强的腐蚀性,如果刻蚀时间过长,会破坏MXene的整体结构,如发生层断裂以及结构缺陷增加情况。Ti3AlC2剥层程度与(104)衍射峰(2θ=38.9°)的强度有一定关系,(104)衍射峰的强度越弱,说明Ti3AlC2的剥层程度越高。Al元素的刻蚀使Ti3AlC2晶型破坏,导致与Al元素相关的2θ=38.9°处的最强峰(104)晶面消失,标志着Ti3C2Tx产物的形成[37]。同时,在2θ=24.5°的(006)峰面发生了偏移,MXene在2θ=27.6°生成了新的(008)峰[38],这些都证明刻蚀成功。通过SEM、EDS、FT-IR和XRD表征可以得出,用HF刻蚀24 h得到的MXene有最佳的形貌与结构,将用于后续的实验。

2.2 SF/MXene复合膜的结构与性能分析

2.2.1 微观形貌表征分析

纯SF膜和不同质量分数的SF/MXene静电纺丝复合膜的SEM的结果如图4所示,用静电纺丝法得到的纳米纤维膜表面平整,纤维分布均匀,有少量蛛网结构。这是因为静电纺丝时会形成许多微小的次级射流,由于这些次级射流间的相互作用,当这些次级射流被高速喷出时,会相互影响,可能会形成微小次级射流喷射网[39]。再结合图5可知,纯SF电纺膜的纤维平均直径较粗,达到了(622.44±167.86) nm;加入MXene后,纤维直径显著降低,在100 nm左右。由于加入了MXene后,纺丝液具备了一定的导电性,Li等[40]认为,由高导电性溶液产生的纤维射流在静电纺丝过程中会受到更高的张力,从而导致纤维直径显着减小。

2.2.2 红外表征分析

MXene粉末、纯SF膜和不同质量分数的SF/MXene复合膜红外图的结果如图6所示,在加入MXene后电纺得到的复合膜与纯SF膜具有相同特征峰,表明加入的MXene材料对复合膜的结构没有明显影响。SF在1635 cm-1处有较强的吸收峰,是SF的在酰胺Ⅰ[41]处的特征峰,这归因于丝素的α-螺旋结构。SF在1530 cm-1处有较强的吸收峰,这是丝素的β-折叠结构[42]。SF在1235 cm-1处有较弱的吸收峰,是SF酰胺Ⅲ[41]处的特征峰,这可以归因于丝素的无规卷曲结构。加入MXene后部分峰发生变化,如3300 cm-1处的峰宽增加并发生了偏移,这是因为与MXene的特征峰叠加使得峰向左发生偏移;在2968 cm-1和2900 cm-1处的特征峰变得更宽,说明了C—H的伸缩振动变强,且随着MXene质量分数的增加双峰愈加明显。

2.2.3 XDR表征分析

图7为纯SF膜、MXene和不同SF/MXene复合膜的XRD图。从图7可以发现,纯SF膜在2θ=24°出现的特征峰代表了丝素的α-螺旋结构,在2θ=20.3°出现的特征峰代表了丝素的β-折叠结构[43]。MXene在2θ=9.3°处的峰是(002)特征峰,在2θ=18.3°处的峰是(004)特征峰。再加入MXene后,SF/MXene复合膜在2θ=9.3°也出现了MXene特有的(002)特征峰,且随着加入的MXene含量增加,峰愈发明显。SF/MXene复合膜在2θ=16°的衍射峰,这是MXene的(004)特征峰与SF叠加,并向左偏移,说明引入了MXene后导致晶胞常数增大,说明MXene被引入到了SF结构中。SF/MXene复合膜在2θ=23°的特征峰明显增强,可能是在加入了MXene后增强了與SF间的亲水作用,使SF的β-折叠结构向α-螺旋结构发生了转变。

2.2.4 力学性能分析

对SF/MXene复合膜进行拉伸测试,结果如图8所示。纯SF膜与SF/MXene复合膜的断裂应力并无太大差别,但断裂应变有所下降,并且随着MXene质量分数的增加,断裂应变随之减小。当加入MXene后,复合膜的断裂应变减小,随着MXene质量分数的增加,断裂应变从最大6.3%下降到了2.1%。静电纺丝膜是由纤维杂乱无章地堆积而成的,膜的整体力学性能不仅受单根纤维强度的影响,而是由纤维间接触点和接触面积决定的。由于MXene与SF混合后,部分MXene直接暴露于纤维表面,随着MXene质量分数增加,更容易发生团聚现象,这降低了纤维之间的接触面积,使得复合膜在拉伸过程中易发生滑移,从而降低了复合膜的断裂应变。

2.3 SF/MXene复合膜的导电性能

2.3.1 电导率测试

根据电阻率式(4)和电导率式(5),计算SF/MXene复合膜的电导率。

R=ρ×Ls(4)

σ=1/ρ(5)

式中:R为电阻,Ω,L为复合膜的长度,m,S为复合膜的横截面积,mm2,ρ为复合膜的电阻率,Ω·m,σ为复合膜的电导率,mS/m。从图9中可以看出,纯SF膜的电导率较小,只有0.347 mS/m。当MXene的质量分数为1%、2%和3%时,复合膜的导电能力有所提高但不显著,说明加入MXene后确实可以提高复合膜的导电性能,而当MXene质量分数为4%时复合膜的导电性能有着明显提高,当MXene的质量分数为5%后,复合膜的电导率达到最大,为1.42 mS/m,电导率相比于纯SF膜提高了4倍多。这是因为当MXene质量分数低时,单位面积上MXene含量少,无法形成导电通道,电流无法通过;随着MXene质量分数增加,单位面积上MXene含量也会增加,当MXene质量分数达到一定值时就会形成导电通道,可以使电流通过,MXene质量分数从3%增加到4%时,复合膜表面会形成大量的导电通道,这就使得其电阻率明显提高;而MXene质量分数从4%到5%时,虽然会有新的导电通道形成,但数量不多,这就使得其电阻率有略微提高。上述结果证明了在SF中加入MXene后可以改善复合膜的导电性能。通过SEM、红外、XRD、力学性能和电导率分析可以得出,当MXene质量分数为4%的时候,复合膜具有较好的结构与性能,将用于后续的实验。

2.3.2 不同频率拉伸测试

为了测试在不同速率下SF/MXene复合膜的弯曲响应,如图10(a)所示,把SF/MXene复合膜固定在CM35D步进控制器上进行弯曲循环测试,通过改变转速(F,r/min)控制步进器弯曲的速度,电机每转一圈,代表位移4 mm,由此计算得到速度。从图10(b)可以看出SF/MXene复合膜在2~10 mm/s的速度下具有较好的稳定性。随着弯曲拉伸速度的增加,响应的时间减少,电阻逐渐增大。这说明复合膜在弯曲拉伸的过程中,复合膜纤维网络发生形变,纤维中MXene片层之间的相互距离伸长或缩短,从而使部分的导电通路断开或加强[27],导致复合膜的电阻变小或变大,且速度越快,电阻变化越明显。

2.3.3 弯曲循环测试

弯曲循环是评价传感器耐久性的一个重要参数。如图11所示,SF/MXene复合膜在经过6000次弯曲循环后,具有较为稳定的电阻变化,这说明SF/MXene复合膜具有较好的稳定性和耐久性。

2.3.4 响应时间和恢复时间

响应时间和恢复时间也是评价传感器性能的一个重要参数。响应时间是指传感器受到外力的作用后产生稳定信号的时间,反应了传感器对外界刺激产生响应信号的速度。恢复时间是指在撤去外力的作用后,传感器恢复到稳定状态需要的时间,一般时间越小说明传感器越灵敏。如图12所示,对SF/MXene膜传感器的响应时间进行了测试。在施加一定外力后,电阻迅速发生变化,传感器的响应时间为72 ms;撤去外力后,电阻值恢复到初始值,恢复时间是64 ms。以上结果说明SF/MXene传感器具有较低的响应和恢复时间。

2.3.5 传感应用

SF/MXene复合膜由于具备导电能力和较低的响应/回复时间,可以用于人体运动监测。将传感器安装在人的手指上时,它可以清楚地随着手指弯曲的角度而发生变化,如图13(a)所示。随着手指弯曲的角度变大,电阻变化率也随之增大,即传感器信号变化越大。此外,将SF/MXene复合膜接入电路验证其导电能力,如图13(b)所示。在传感器未接到电路中时,小灯泡正常发亮;当把复合膜串接到电路中时,小灯泡仍可以亮着,尽管光线较暗,但说明其具有一定的导电能力。

3 结 论

通过静电纺丝方法可成功制备出SF/MXene传感器,并对不同质量分数SF/MXene的复合膜进行了形貌、结构、电学性能和传感性能的测试。结果表明:当加入MXene质量分数为4%时,复合膜具有最好的传感性能(电导率为1.24 mS/m)和机械性能(断裂应力为2.1 MPa);随着MXene质量分数的增加,断裂应变有所下降;SF/MXene复合膜具有一定的导電性能,可以点亮小灯泡,并且随着MXene质量分数的增加,电导率从0.34 mS/m提高到了1.42 mS/m;SF/MXene传感器具有良好的稳定性和耐久性,经过6000次弯曲循环后依旧保持初始电阻;SF/MXene传感器具有较快的响应(72 ms)和恢复时间(64 ms);SF/MXene传感器有较好的传感性能,根据手指弯曲的角度的不同,有明显的电阻变化,当手指弯曲90°时电阻变化可以达到60%。但仍有些问题待解决,如传感器的强度不够,稳定性还可以再提高。SF/MXene为柔性传感器材料的研发提供了一种新的途径和思路,在医疗健康和智能可穿戴纺织品上具有广阔的应用领域。

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Preparation and conductive properties of flexible sensors based on silk fibroin/MXene composite nanofiber membranes

WANG Yina, DING Xinboa, LIU Taoa,b, QIU Qiaohuaa, WANG Yanmina

(a.College of Textile Science and Engineering (International Institute of Silk);

b.Keyi College, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

Abstract:

Flexible sensors have the characteristics of well flexibility, ductility, lightness and portability, can be bent or even folded, can adapt to the measurement of physiological signals of complex surfaces, and have a broad market in medical care, motion monitoring, robot human-computer interface, etc. However, there are still many problems to be solved in the development of flexible sensors. During fabrication of high-performance sensors, complex and costly manufacturing processes are often involved, such as 3D electronic printing, metal plasma deposition, silicon based etching and other technologies. It is difficult to achieve large-scale, low-cost, and high-performance flexible sensor preparation. Therefore, it is still an urgent problem to develop flexible stress sensors with light weight, high reliability, high sensitivity, fast response, low hysteresis and good biocompatibility to adapt to different applications. MXene, as a new two-dimensional nano material, has excellent conductivity, good mechanical properties and high specific surface area. At present, MXene materials are mostly used in energy storage, catalysis, electromagnetic materials and other fields, and there is less research work in the field of flexible sensors. Therefore, studying the application of new material MXene in the field of flexible sensors and exploring its sensing mechanism will not only help broaden the application scope of MXene materials, but also further develop the application of wearable electronic devices.

In order to obtain a flexible strain sensor with a large strain sensing range and high sensitivity, SF with excellent mechanical properties and good biocompatibility is used as the matrix. MXene material is obtained by etching Ti3AlC2 with HF as the additive material. The nanofiber composite membrane with high porosity, large specific surface area and high permeability is obtained by electrospinning after blending SF and MXene, and its structure and properties are analyzed. It is found that the flexible sensor prepared by this method not only has good mechanical and physical properties such as light weight, high stability, and good durability, but also has good sensing properties such as high conductivity, high sensitivity, and fast response speed, which can maintain the initial resistance after 6000 bending cycles.

MXene shows great application prospects in the field of flexible sensors. As a thin, portable and highly sensitive flexible sensor, SF/MXene sensor is convenient for people to monitor health, sports and other information anytime and anywhere, which is conducive to timely discovery, prevention or rehabilitation of diseases, and has good application prospects in medical care, sports monitoring and other fields.

Keywords:

silk fibroin; MXene; composite membrane; electrospinning; flexible sensor

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