近年来，随着柔性电子学的发展，轻、薄、柔的低成本、可穿戴、大规模制备的柔性传感器逐渐成为了一大研究热点。高灵敏度、快速响应、易集成、低能耗的柔性压力传感器是人机交互和可穿戴电子设备的关键。传感器在人类活动监测，生物医学研究，人工智能交互等方面的具有巨大的应用潜力。实时监测和人类活动的信息反馈，例如血压，脉搏，肢体运动等，在生物医学研究，疾病诊断和及时治疗中至关重要。然而，在低成本、高灵敏度、大规模制备的压阻传感器上仍面临巨大挑战。
2020年2月10日，国际权威学术期刊《ACS Nano》在线发表了华中科技大学武汉光电国家研究中心李露颖副教授和高义华教授团队的最新研究成果“仿生微结构的高性能喷涂Ti3C2Tx（MXene）基压阻传感器” （Bioinspired Microspines for a High-Performance Spray Ti3C2Tx MXene-Based PiezoresistiveSensor）。
在最新研究中，Ti3C2Tx（MXenes）具有二维结构，高导电性，合成工艺可控等优点，是一种很有前途的压力传感器电极材料，在能源储能、电磁屏蔽、催化、光电及传感器等领域有广泛的用途。受二维Ti3C2Tx（MXenes）的特定结构以及优异的金属导电性以及随机分布的微结构（类似人体皮肤）传感效果的启发，我们使用可大规模制备的模板印刷工艺法，喷涂优异导电性的MXene材料，制造了高度敏感的柔性压阻传感器。所获得的压阻传感器显示出高灵敏度（151.4 kPa-1），相对较短的响应时间（<130 ms），超低的压力检测极限（4.4 Pa）以及出色的循环稳定性（超10,000次）的优异性能。结合力学原位电子显微镜研究技术以及有限元理论模拟，从结构角度和理论力学角度动态揭示了传感器的高灵敏度传感机理。受生物启发的随机微结构可以有效地提高压力传感器的灵敏度和压力检测极限。该传感器在监视人体生理信号，定量检测压力分布以及实时远程监视智能机器人运动方面表现出卓越的性能，可以应用于医疗监测、智能人机交互、可穿戴智能设备等多领域中。
【图文导读】
【本文总结】
该压阻传感器具有易于大规模制备，低成本，高灵敏度，超薄形态，附着于皮肤上的灵活性，有望成为可穿戴电子候选者。压力传感器的性能得到了极大的改善，灵敏度高（151.4 kPa-1），响应时间短（<130 ms），压力检测极限小（4.4 Pa），并具有出色的稳定性。传感器可以实际应用于人体活动的实时监控，细微压力的检测及压力分布的定量显示，其在人体活动检测，医疗监控，灵活的佩戴和人机交互有巨大的应用潜力。
该工作得到了国家自然科学基金（51871104，11674113,11874025，11904091），湖北省自然科学基金（2017CFB417, 2019CFB259）、中央高校基本科研业务费专项资金（No.2017KFYXJJ039）等项目资助。李露颖副教授和高义华教授为论文共同通讯作者，硕士研究生程永发为第一作者，马亚楠副教授，朱蒙，岳阳副教授，刘伟杰，王龙飞，贾双凤，李陈，戚天宇，王建波教授为共同作者参与相关工作。
论文链接：
