MXene打印微松水凝胶

−20 °C 灵敏如常

表面喷墨打印MXene导电层的水凝胶传感器，兼具高灵敏度和耐低温性能，可用于压力传感与摩擦电能量采集。

Weijun, Jiang · 刘婧媛 · Zhang, Hongseng · 宋大雷 · 于静 · Qi, Liu · 陈蓉蓉 · Jiahui, Zhu · 王军

Chemical Engineering Journal 2024

具体参数

灵敏度

{'zh': '15.03', 'en': '15.03'} kPa⁻¹

检测限

{'zh': '10', 'en': '10'} Pa

工作范围

{'zh': '0.12–70', 'en': '0.12–70'} kPa

响应时间

{'zh': '40', 'en': '40'} ms

恢复时间

{'zh': '100', 'en': '100'} ms

循环稳定性

{'zh': '1000', 'en': '1000'}

工作低温

{'zh': '-20', 'en': '-20'} °C

TENG峰值输出电压

{'zh': '5', 'en': '5'} V

技术优势

低温下仍灵敏

传感器的关键性能指标在-20 °C和冰浴条件下依然保持，可用于低温环境的人体信号监测。

检测限低至10 Pa

传感器能感知10 Pa的微小压力，适用于脉搏等微弱信号检测。

响应快至40 ms

响应和恢复时间分别为40 ms和100 ms，适合捕捉快速动作。

一物两用

同样的水凝胶结构可组装成TENG，实现机械能采集，峰值输出5 V和2.5 μA。

应用场景

• 柔性可穿戴传感器：集成到衣物或贴片上，实时监测语音、脉搏和关节运动，低温环境也能用。
• 电子皮肤：高灵敏度和宽工作范围使其能模拟皮肤触觉，用于机器人和假肢的细微压力感知。
• 摩擦纳米发电机：可组装成TENG将机械能转化为电能，为小型电子设备供电。
• 生化传感：监测人体生理信号（如脉搏、喉部振动），可用于健康监护和疾病诊断。