DOI:10.1016/j.jcis.2020.09.035
MXenes（二維早期過渡金屬碳化物和碳氮化物）兼具出色的導電性和表面親水性，從而可以實現更多的潛在應用。但是，在柔性應變傳感器中，柔性基板通常由疏水性彈性體例如熱塑性聚氨酯（TPU）構成。為了增強MXene與疏水性基材之間的相互作用，改變柔性基材的組成比改變MXene的表面更為明智，從而在不損失MXene優異導電性的情況下改善柔性基材與MXenes之間的相互作用。將聚丙烯腈（PAN）引入TPU中，通過靜電紡絲制備柔性TPU/PAN墊。然后采用簡單的浸涂工藝制備出高導電性且可拉伸的Ti3C2 MXene/TPU/PAN氈。通過XPS和FT-IR研究了Ti3C2 MXene納米片與TPU/PAN墊之間的相互作用機理。最后，研究者將MXene/TPU/PAN墊制成一種性能優良的柔性應變傳感器。通過將PAN引入柔性基板中，可有效改善Ti3C2 MXene與柔性基板之間的相互作用，而不會損害Ti3C2 MXene的優異導電性。MXene/TPU/PAN應變傳感器具有較寬的傳感范圍（0-80％）、快速響應（<140.6ms）、低檢測限（<0.1％）、出色的涂層附著力和優異的耐久性（>1750個循環）。所有這些特性都是可穿戴電子設備需要具備的。
圖1.MXene/TPU/PAN應變傳感器的制備過程。
圖2.（a）蝕刻Al后Ti3C2的SEM圖像。（b）剝離后MXene的SEM和（c）TEM圖像。（d）MAX和MXene相的XRD圖。
圖3.TPU墊（a），TPU/PAN墊（b），MXene/TPU墊（c）和MXene/TPU/PAN墊（d）的SEM圖像。
圖4.TPU/PAN墊（a），MXene/TPU/PAN墊（b），TPU墊（c）和MXene/TPU墊（d）的數碼照片。MXene/TPU/PAN墊的柔性展示（e）。
圖5.（a）MXene/TPU，MXene/TPU/PAN和MXene/PAN墊的薄層電阻。（b）比較3M膠帶處理前后的薄層電阻。
圖6.（a）MXene，（b）MXene/PAN墊，（c）TPU墊，（d）MXene/TPU墊和（e）MXene/TPU/PAN墊的O 1s XPS光譜。
圖7.（a）MXene，PAN墊，MXene/PAN墊以及（b）TPU墊和MXene/TPU墊的FT-IR光譜。
圖8.MXene/TPU/PAN應變傳感器在（a）細微應變（1-5％）和（b）大應變（60-80％）下的響應。（c）MXene/TPU/PAN應變傳感器的即時響應。（d）MXene/TPU/PAN應變傳感器在30％應變以及不同拉伸速率（10、20和30mm/min）下的響應。（e）MXene/TPU/PAN應變傳感器在10％應變下的1750個循環中的耐久性測試。
圖9.MXene/TPU/PAN傳感器在物理運動檢測中的應用。傳感器對（a）手指關節，（b）肘關節，（c）膝關節運動的響應。（d）對按壓手背的傳感響應。（e）監測動脈搏動。（f）對口語單詞“Ah”，“MXene”，“Flexible”和“Sensor”的傳感器輸出響應。
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