DOI: 10.3390/mi12030252

在这项工作中，采用静电纺丝（ES）和静电喷雾沉积（ESD）复合工艺研制了一种新型柔性电阻型MXene/热塑性聚氨酯（TPU）应变传感器。与其它沉积工艺相比，由ESD制备的传感层对ES TPU纳米纤维膜的附着力更好，并且在拉伸过程中不易破裂，从而大大提高了应变传感器的工作范围。此外，在传感层表面进行ES，可以很容易地构建出三明治结构。这有助于使拉伸过程中的应力分布更加均匀，并进一步增加应变传感范围。将ESD-ES应变传感器安装在皮肤上，以监测人体的各种运动。结果表明，该ESD-ES应变传感器在智能穿戴设备中具有广阔的应用前景。

图1.（a）Ti3C2Tx和Ti3AlC2的XRD图,（b）静电纺丝示意图。

图2.（a）静电喷涂沉积示意图，（b）带电气溶胶生成和沉积过程的示意图。

图3.（a）应变传感器的制备过程示意图，（b）ESD-ES应变传感器的照片。

图4.（a）应变传感器的基本特性。相对电阻变化与外加应变的关系。滴涂代表带有滴涂传感层的传感器的特性，ESD表示带有ESD传感层但不具有静电纺丝封装夹心结构的传感器的特性。ESD-ES代表具有静电纺丝封装夹层结构和ESD传感层的传感器的特性。（b）在不同应变率下，ESD-ES传感器在应变为30％时的相对电阻变化，（c）当应变率为10mm/min时，ESD-ES传感器在不同循环应变下的相对电阻变化，（d）ESD-ES传感器在1000次循环拉伸载荷下的性能。

图5.滴涂传感层在初始状态（a），拉伸50％状态（b）以及拉伸后（c）的光学图像。ESD传感层在初始状态（d）和拉伸50％状态（e）以及拉伸后（f）的光学图像。比例尺为200μm。

图6.滴涂传感层在初始状态（a）和拉伸后（d）的SEM图像。ESD传感层在初始状态（b，c）和拉伸后（e，f）的SEM图像。

图7.ESD传感层（a）和滴涂层（b）的传感机制示意图。

图8.使用ESD-ES应变传感器监测人体运动。对握拳（a），手腕弯曲（b）和肘部弯曲（c）运动的响应。