随着柔性器件和可穿戴设备的发展，柔性碳材料受到了各国研究人员的广泛关注。尽管目前已发展多种方法获得具有良好压缩性、弹性的碳材料，但制备兼具高压缩、高回弹、抗疲劳、宽范围线性灵敏度的碳材料仍具很大的挑战性。
MXene作为一种新型的纳米二维片层材料，具有比表面积高、导电性好且机械强度高等优势，在传感、能量储存、电催化和电磁屏蔽等方面具有潜在的应用价值。但是，由于纳米片之间缺乏足够强的相互作用，导致构建具有良好力学性能的MXene宏观结构材料具有很大的挑战性。最近，华南理工大学钟林新等人以MXene(Ti3C2)纳米片为骨架材料、细菌纤维素（Bacterial Cellulose;BC）为纳米连接材料制备了一种新型的弹性碳气凝胶（图1）。由于BC具有很高的长/径比，在冷冻干燥过程中可通过相互缠绕将MXene片连接形成连续、有序的片层结构。此外，BC之间以及BC和MXene之间的氢键作用增加了复合气凝胶的机械性能。由于这些结构特性，该碳气凝胶不仅具有超高的可压缩性（压缩极限为99%，相当于完全压缩）、弹性与抗疲劳性（50%应变下，循环压缩100000次后高度保留93.3％，应力保留73.6%），而且具有宽范围线性灵敏度（应力和应变线性范围分别为0-10 kPa和0-95%）和对微小形变、微小压力的超高检测能力（应力检测极限为1.0 Pa）。将该碳气凝胶组装成简易电子器件后，可实现对声带发声、关节活动和脉搏跳动等人体生物信号的灵敏检测，显示了在压力传感、可穿戴电子器件等方面具有重要的应用价值。相关论文发表在Chemistry of Materials，陈泽虹为该论文的第一作者，钟林新、彭新文为共同通讯作者。
图2表明，纯MXene碳气凝胶为无序碎片结构（图2a），且压缩性能差（图2d）。以BC为纳米材料连接MXene纳米片时，复合碳气凝胶形成了连续、有序的片层结构（图2c）；该结构具有优异的压缩性能（图2f），在99%应变下可循环压缩超过100次，在50%应变下循环压缩100000后保持原来的高度，表现出了优异的可压缩性和抗疲劳性（图3）。
得益于独特的片层结构和优异的机械性能，该碳气凝胶不仅灵敏度高、线性好、线性范围广（0-10 Pa线性灵敏度12.5 kPa-1），且对微小应力检测极限可达1.0 Pa，具有优异的传感性能（图4）。组装成简易传感器后可对人体关节活动、发音和脉搏等进行灵敏检测。
文献链接：
Compressible，Elastic，and Pressure-Sensitive CarbonAerogels Derived from 2D Titanium Carbide Nanosheets and Bacterial Cellulosefor Wearable Sensors.Chem.Mater.2019，31，9，3301-3312
