北京化工大张立群教授、万鹏博教授ACS Nano：透气、可降解、超灵敏的MXene/蛋白质基医用压力传感器

点击蓝字关注我们

一、文章概述

柔性、透气、可降解的压力传感器因其具有优异的传感性能、柔韧性、透气性、轻便、减少电子垃圾和环境友好等优势，在可穿戴人造皮肤、医疗监测和人工智能等各种实际应用中引起了极大的关注。然而，传统的塑料或弹性体具有不渗透性、不舒适性、机械失配和不可降解性，极大地限制了它们的实际应用。因此，制造这种具有高灵活性、易降解性和透气性的压力传感器仍然是一个关键的挑战，也是非常需要的。

近日，北京化工大学Liqun Zhang和Pengbo Wan教授研究团队提出了一种基于MXene/蛋白质纳米复合材料的可穿戴、透气、可降解和高灵敏度的压力传感器。考虑到可生物降解和透气的特性，该传感器有望在智能电子皮肤、人体运动检测、疾病诊断和人机交互中找到潜在的应用。相关研究论文以题为“Breathable Ti3C2Tx MXene/Protein Nanocomposites for Ultrasensitive Medical Pressure Sensor with Degradability in Solvents”发表在国际材料学顶尖期刊ACS Nano (IF=14.588)上。

（1）材料与器件的制备：所制造的MXene/蛋白质基压力传感器：由透气的导电MXene涂层丝素蛋白纳米纤维（MXene-SF）膜和带有MXene墨印（MXene ink-SF）交叉电极图案的丝素蛋白纳米纤维膜组装而成，可以分别作为传感层和电极层。

（2）传感器性能：组装的压力传感器具有：宽传感范围（高达39.3 kPa）、高灵敏度（1.4-15.7 kPa 时为298.4 kPa^-1；15.7-39.3 kPa时为171.9 kPa^-1）、响应/恢复时间快（7/16 ms)、可靠的透气性、超过10000次循环的优异循环稳定性、良好的生物相容性和强大的降解性。

（3）应用场景：该传感器在监测人类生理信号、可以作为人工皮肤以定量监测压力分布，并且在实时、无线生物监测方面显示出优异的传感性能。

二、图文导读

图 1. 透气可降解MXene/蛋白质纳米复合材料压力传感器的制作过程示意图。

图 2. （a）SF 纳米纤维膜的SEM图像。

（b）MXene 纳米片的SEM图像。

（c）MXene 纳米片的AFM图像。

（d）MXene-SF膜的SEM图像。

（e）附着在手指上的MXene墨水-SF叉指电极的照片。

（f）MXene墨水图案的SF纳米纤维膜用作导体以点亮LED灯泡的照片。

（g）在不同的弯曲/延伸循环后，由MXene墨水图案化的蛇形电极的电导率保持率。

（h）水蒸气透过测试示意图和（i）瓶中剩余水的质量变化。

图 3. 压力传感器的传感性能。

图 4. MXene/蛋白质压力传感器在大规模人类活动和微小活动检测中的应用。

图 5. MXene/基于蛋白质的压力传感阵列的压力映射和无线传感性能。

图 6. MXene/蛋白质纳米复合材料传感器的生物相容性和降解特性。

原文链接
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00472

相关进展

免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。