廣東工業大學陳梅云Micromachines：結合靜電紡絲和靜電噴霧沉積技術制備柔性MXene /

DOI: 10.3390/mi12030252

在這項工作中，采用靜電紡絲（ES）和靜電噴霧沉積（ESD）復合工藝研制了一種新型柔性電阻型MXene/熱塑性聚氨酯（TPU）應變傳感器。與其它沉積工藝相比，由ESD制備的傳感層對ES TPU納米纖維膜的附著力更好，并且在拉伸過程中不易破裂，從而大大提高了應變傳感器的工作范圍。此外，在傳感層表面進行ES，可以很容易地構建出三明治結構。這有助于使拉伸過程中的應力分布更加均勻，并進一步增加應變傳感范圍。將ESD-ES應變傳感器安裝在皮膚上，以監測人體的各種運動。結果表明，該ESD-ES應變傳感器在智能穿戴設備中具有廣闊的應用前景。

圖1.（a）Ti3C2Tx和Ti3AlC2的XRD圖,（b）靜電紡絲示意圖。

圖2.（a）靜電噴涂沉積示意圖，（b）帶電氣溶膠生成和沉積過程的示意圖。

圖3.（a）應變傳感器的制備過程示意圖，（b）ESD-ES應變傳感器的照片。

圖4.（a）應變傳感器的基本特性。相對電阻變化與外加應變的關系。滴涂代表帶有滴涂傳感層的傳感器的特性，ESD表示帶有ESD傳感層但不具有靜電紡絲封裝夾心結構的傳感器的特性。ESD-ES代表具有靜電紡絲封裝夾層結構和ESD傳感層的傳感器的特性。（b）在不同應變率下，ESD-ES傳感器在應變為30％時的相對電阻變化，（c）當應變率為10mm/min時，ESD-ES傳感器在不同循環應變下的相對電阻變化，（d）ESD-ES傳感器在1000次循環拉伸載荷下的性能。

圖5.滴涂傳感層在初始狀態（a），拉伸50％狀態（b）以及拉伸后（c）的光學圖像。ESD傳感層在初始狀態（d）和拉伸50％狀態（e）以及拉伸后（f）的光學圖像。比例尺為200μm。

圖6.滴涂傳感層在初始狀態（a）和拉伸后（d）的SEM圖像。ESD傳感層在初始狀態（b，c）和拉伸后（e，f）的SEM圖像。

圖7.ESD傳感層（a）和滴涂層（b）的傳感機制示意圖。

圖8.使用ESD-ES應變傳感器監測人體運動。對握拳（a），手腕彎曲（b）和肘部彎曲（c）運動的響應。