近年來，人工智能和柔性電子的發展推動了柔性壓力傳感器需求的快速增長，尤其是各類應用場景對傳感器靈敏度和壓力范圍的要求越來越高，迫切需要構建同時具備高靈敏度和寬壓力范圍的器件。

據麥姆斯咨詢報道，近期，北京化工大學材料科學與工程學院、先進功能高分子復合材料北京市重點實驗室的一支研究團隊基于褶皺結構的MXene薄膜，巧妙地設計并制備了一款具有超高靈敏度和超寬壓力范圍的新型柔性壓力傳感器，兼具靈活性高、制備工藝簡單、成本低等優勢。該研究成果已發表于Nanocomposites期刊。

研究人員開發了一種簡單通用的策略，通過在預拉伸基底上沉積單層MXene開發出具有褶皺結構的MXene薄膜，使得純MXene可用于柔性電子設備的大規模制備中。得益于獨特的褶皺結構，所制備的壓力傳感器表現出優異的性能，包括高靈敏度(接近860kPa?1)、寬壓力范圍(0.5Pa-30kPa)、較短的響應/恢復時間(40/53ms)和良好的循環穩定性(11600次循環)。

基于褶皺MXene薄膜的柔性壓力傳感器的制備示意圖

基于褶皺MXene薄膜的柔性壓力傳感器的傳感性能和工作機制

鑒于褶皺MXene薄膜表面的特殊微觀結構和出色的傳感性能，研究人員進一步分析了其檢測特定物體的潛力。研究發現，即使將微小的物體放在基于褶皺MXene薄膜的柔性壓力傳感器上，也能檢測到相對穩定的信號，物體越重，輸出信號越明顯。有趣的是，當物體表面光滑時，輸出信號呈現出弧形，這是由于被研究物體與傳感器的不穩定接觸引起的。這表明該壓力傳感器具有檢測物體動態運動的能力，在精密微量儀器振動監測中顯示出一定的潛力。

基于褶皺MXene薄膜的柔性壓力傳感器可應用于物體運動監測

該傳感器還可用于可穿戴傳感器等醫療設備，以監測人體體征和健康狀況。研究人員將其放置于人體脖子周圍，發現該傳感器可以敏銳捕捉并記錄人體發出“a”聲音時產生的微小聲帶振動，也可以獲取吞咽時產生的大動作信號。這表明了該壓力傳感器在語音識別和人機交互方面也具有巨大的應用潛力，還可以潛在地用于情緒狀態偵察和監視設備，例如測謊儀。此外，通過將傳感器連接到頸動脈，還可以實現脈沖波動的實時監測，可適用于人體生理體征記錄和疾病診斷。

基于褶皺MXene薄膜的柔性壓力傳感器可應用于人體健康監測

基于其優異的性能，該柔性壓力傳感器未來有望在人體健康監測、人工智能設備、軟性機器人、儀器儀表振動監測等方面發揮巨大的應用潛力。

原文標題：基于褶皺MXene薄膜的新型柔性壓力傳感器，可用于人體健康監測

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審核編輯：湯梓紅