DOI: 10.1007/s40820-020-00580-5

二维材料在传感器和柔性电子器件中有着广泛的应用前景。在这项工作中，首次报道了一种基于聚乙烯醇/Ti3C2Tx（PVA/MXene）纳米纤维膜和单层二硒化钼（MoSe2）压电纳米发电机（PENG）的自供电柔性湿度传感装置。采用大气压化学气相沉积技术制备了MoSe2基PENG单层膜，其峰值输出为35mV，功率密度为42 mW m-2。集成在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基材上的柔性PENG可以收集人体不同部位产生的能量，在可穿戴设备中具有广阔的应用前景。在单层MoSe2 PENG的驱动下，配备柔性PET基材的静电纺丝PVA/MXene纳米纤维基湿度传感器显示出约40的高响应，0.9/6.3s的快速响应/恢复时间，1.8％的低滞后性和出色的重复性。自供电柔性湿度传感器具有检测人体皮肤湿度和环境湿度的能力。这项工作为探索与PENG集成的高性能湿度传感器在自供电柔性电子器件中的应用提供了一条途径。

图1.a）MoSe2薄片基PENG和b）PVA/MXene湿度传感器的制备示意图。c）用于湿度传感测量的实验平台示意图。d）通过APCVD制备的单层MoSe2。e）具有两个电极的MoSe2压电器件的光学显微镜图像。f）柔性PENG设备的照片

图2.a）单层MoSe2薄片的AFM地形图。b）沿图2a中白线的相对高度。c）单层MoSe2薄片的拉曼光谱。d）单层MoSe2压电器件的运行方案。e）设备的开路电压与应变的关系。f）实时输出电压在0.36％应变下的频率为0.5Hz。g）在0.36％应变下，单层MoSe2器件的输出电压和电流随外部负载电阻的变化。h）功率与负载电阻的关系。i）循环测试显示了单层MoSe2器件的长期稳定性

图3.MoSe2装置在人体各个部位的能量收集和应用：a）食指关节，b）手腕，c）手指按压，d）喉咙，e）根据不同声音刺激（例如“纳米”，“能量”和“传感器”），柔性PENG的输出电压变化。f）颈部弯曲，g）膝盖弯曲，h，i）人体运动检测

图4.a）MXene多层结构的SEM。b）多层MXene纳米薄片的TEM图像。c）呈六边形排列原子的相应选择区域电子衍射（SAED）图。d，e）PVA/MXene纳米纤维的SEM图像。f）MXene和PVA/MXene的接触角测量。MXene、PVA和PVA/MXene复合材料的g）XRD，h）EDS和i）FTIR图

图5.a）暴露于不同相对湿度的MXene、PVA和PVA/MXene薄膜传感器的电阻。b）暴露于不同相对湿度的PVA/MXene薄膜传感器的动态电阻变化。c）PVA/MXene薄膜传感器的可重复性。d）PVA/MXene传感器在11％至97％RH之间的时间依赖性电阻响应和恢复曲线。e）湿度增加和减少时传感器的电阻。f）PVA/MXene纳米纤维薄膜传感器的湿度磁滞曲线

图6.a）自供电MXene、PVA和PVA/MXene薄膜传感器对不同湿度的响应拟合曲线。b）暴露于不同湿度下的PVA/MXene基PEHS的输出电压。c）自供电PVA/MXene传感器的可重复性。d）手指缓慢接近传感器时的输出电压。e）柔性传感器用于检测人的呼吸频率。f）不同运动时间后手臂皮肤表面湿度的检测结果