原位氧化MXene掺杂压电纤维

灵敏度3.7 V/kPa

通过部分氧化MXene在纤维中原位生成TiO₂，同时提升β晶相含量与介电性能，使压电输出和触觉灵敏度显著增强，并具备压电辅助光催化能力。

Chandrasekar, Jayashree · Venkatesan, Manikandan · Yung-Chi, Hsu · Zih-Syuan, Syu · Wei-Wen, Chen · Yu-Fen, Hsu · Chung, Mingan · Qun-Gao, Chen · Lee, Wenya · Ja-Hon, Lin · 周晔 · Kuo, Chiching

Materials Today Energy 2025

参数信息

输出电压

14.4 V

输出电流

1.6 μA

功率密度

1.5 μW cm⁻²

触觉灵敏度

3.7 V/kPa

罗丹明B降解率

98 %

技术优势

灵敏度大幅提升

器件在压力感知时输出3.7 V/kPa的高灵敏度，远超传统PVDF压电传感器，可精确检测微弱触觉信号。

掺杂提高压电性能

原位氧化MXene掺杂增加了纤维的β相结晶度和介电性能，归因于形成的半导体TiO2，从而显著提高输出电压和电流。

压电光催化协同

TiO2与MXene形成的异质结促进光生载流子分离，光与压电协同作用使罗丹明B降解率高达98%。

应用场景

• 自供能触觉传感：无需外部电源，将触觉压力直接转换为电信号，用于自供能触摸开关或Morse码传输。
• 可穿戴传感器：纤维膜柔软可穿戴，贴附在皮肤或衣物上实时采集人体运动产生的压电信号。
• 柔性电子：静电纺丝纤维膜具有柔性和可裁剪性，可集成到柔性电路中作为能量收集或传感元件。
• 压电光催化：压电场与光催化协同降解有机染料，适用于废水处理和环境修复。