Frontiers in Chemistry：MXene在可穿戴传感器中的应用

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作为下一代健康监测、运动检测、机器人和假肢的互动平台，具有良好机械一致性和超高灵敏度的可穿戴设备,正引起巨大的兴趣。柔性电子需要表面安装的可穿戴设备,以适应在日常运动过程中,在循环应变条件下具有可靠的电气特性的物体的复杂结构,这超出了传统的基于硅的刚性电子产品的能力。为此,研究人员提出了从外部电路结构设计（如蛇形咬合金属网结构）到对装置的内部微观结构设计（如金字塔微结构的机械传感）的方法。尽管这些技术在不同的应用中显示了它们的可行性,但仍存在各种挑战：1.机械柔性与电气性能之间的平衡（例如，大部分材料的柔性会随载流体浓度的降低而提高）；2.缺乏可伸缩的制造过程；3.纳米管等纳米材料局部结构表面缺陷的存在。因此,预计新的材料将被发现用于进一步开发可穿戴应用。

近期，南京大学潘力佳教授和施毅教授在国际知名学术期刊Frontiers in Chemistry上发表一篇题目为：MXenes and Their Applications in Wearable Sensors的研究论文，文中主要聚焦的是MXenes作为柔性电子产品的特点,并对相关研究提供了见解。本文从MXenes的合成、修饰和性能的总结入手,综述了其在力的感知、生物医学分析和气体传感等可穿戴传感器上的几个潜在应用。最后讨论了现存的挑战以及未来的应用前景。

图1. MXenes在可穿戴设备领域的应用的概述。

图2. MXene的合成与表征。

图3.MXene用于应变传感器。

图4.MXene用于压力传感器。

图5.MXene用于生物传感器。

      MXenes材料由于其优良的导电性、力学性能、亲水性、易于控制的形貌,逐渐在可穿戴传感器领域占据了一个位置。近年来,基于手风琴状MXenes材料的各种传感器都表明,导电敏感材料结构、传感机理和传感器性能分析取得了良好的进展。通过充分考虑MXenes材料的优点和设备的目标要求,将MXenes材料与其他合适的材料结合在一起,形成了一个新的传感系统,从而最大限度地发挥了MXenes与其他相材料之间的协同效应,来获得高灵敏度和广泛响应范围的高性能传感器。

文献链接：

https://doi.org/10.3389/fchem.2020.00297.

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