400-8910-119
首页 > 综合资讯 > 学术快讯 > 详情
华南理工大学贾志欣&澳大利亚迪肯大学孔令学J. Colloid Interface Sci.:在聚氨酯/聚丙烯腈纤维框架上构建导电碳化钛纳米片(MXene)网络用作柔性应变传感器
2020/9/23 11:22:10 admin

DOI:10.1016/j.jcis.2020.09.035

MXenes(二维早期过渡金属碳化物和碳氮化物)兼具出色的导电性和表面亲水性,从而可以实现更多的潜在应用。但是,在柔性应变传感器中,柔性基板通常由疏水性弹性体例如热塑性聚氨酯(TPU)构成。为了增强MXene与疏水性基材之间的相互作用,改变柔性基材的组成比改变MXene的表面更为明智,从而在不损失MXene优异导电性的情况下改善柔性基材与MXenes之间的相互作用。将聚丙烯腈(PAN)引入TPU中,通过静电纺丝制备柔性TPU/PAN垫。然后采用简单的浸涂工艺制备出高导电性且可拉伸的Ti3C2 MXene/TPU/PAN毡。通过XPS和FT-IR研究了Ti3C2 MXene纳米片与TPU/PAN垫之间的相互作用机理。最后,研究者将MXene/TPU/PAN垫制成一种性能优良的柔性应变传感器。通过将PAN引入柔性基板中,可有效改善Ti3C2 MXene与柔性基板之间的相互作用,而不会损害Ti3C2 MXene的优异导电性。MXene/TPU/PAN应变传感器具有较宽的传感范围(0-80%)、快速响应(<140.6ms)、低检测限(<0.1%)、出色的涂层附着力和优异的耐久性(>1750个循环)。所有这些特性都是可穿戴电子设备需要具备的。

 

image.png

图1.MXene/TPU/PAN应变传感器的制备过程。


image.png

图2.(a)蚀刻Al后Ti3C2的SEM图像。(b)剥离后MXene的SEM和(c)TEM图像。(d)MAX和MXene相的XRD图。


image.png

图3.TPU垫(a),TPU/PAN垫(b),MXene/TPU垫(c)和MXene/TPU/PAN垫(d)的SEM图像。


image.png

图4.TPU/PAN垫(a),MXene/TPU/PAN垫(b),TPU垫(c)和MXene/TPU垫(d)的数码照片。MXene/TPU/PAN垫的柔性展示(e)。


image.png

图5.(a)MXene/TPU,MXene/TPU/PAN和MXene/PAN垫的薄层电阻。(b)比较3M胶带处理前后的薄层电阻。


image.png

图6.(a)MXene,(b)MXene/PAN垫,(c)TPU垫,(d)MXene/TPU垫和(e)MXene/TPU/PAN垫的O 1s XPS光谱。


image.png

图7.(a)MXene,PAN垫,MXene/PAN垫以及(b)TPU垫和MXene/TPU垫的FT-IR光谱。


image.png

图8.MXene/TPU/PAN应变传感器在(a)细微应变(1-5%)和(b)大应变(60-80%)下的响应。(c)MXene/TPU/PAN应变传感器的即时响应。(d)MXene/TPU/PAN应变传感器在30%应变以及不同拉伸速率(10、20和30mm/min)下的响应。(e)MXene/TPU/PAN应变传感器在10%应变下的1750个循环中的耐久性测试。


image.png

图9.MXene/TPU/PAN传感器在物理运动检测中的应用。传感器对(a)手指关节,(b)肘关节,(c)膝关节运动的响应。(d)对按压手背的传感响应。(e)监测动脉搏动。(f)对口语单词“Ah”,“MXene”,“Flexible”和“Sensor”的传感器输出响应。


网友评论 请遵循相关法律法规,理性发言
回复
查看更多回复
热门排行
1
近日,研究者用取向和随机排列的聚己内酯(PCL)或聚l乳酸(PLLA)纤维制成了电纺丝神经导管。引导桥接了一个10mm大鼠坐骨神经缺损,并在选定的组中添加了一个来自自体间质血管分数(SVF)的细胞移植。
2
南渡北归育人杰,青春百年再出发。2019年10月17日,南开大学将迎来建校百年华诞。百年来,无数人与南开相遇,或在这里经历成长,或在这里奉献韶华,抑或只是在人生的旅途中遇到一个南开人。

分享