MXene增强导电水凝胶

5分钟成胶 超灵敏传感

兼具高导电、自修复、快速成胶与摩擦电输出的半互穿网络水凝胶，可作为柔性应变传感器和单电极TENG的电极材料。

Zishuo, Li · Liping, Zeng · Peiyao, He · Di, Wu · Han, Shuaiyuan · 姚永涛 · 张大伟 · 高丽坤 · 赵佳宁 · 霍鹏飞

Chemical Engineering Journal 2025

参数信息

拉伸强度

546 kPa

断裂伸长率

300 %

电导率

6.91 mS/cm

应变传感灵敏度

2.22

最低检测应变

0.01 %

响应/恢复时间

83/75 ms

开路电压

138 V

峰值功率密度

4.56 mW/m²

技术优势

5分钟快速成胶

引入MXene促进了水凝胶网络在无需加热的条件下快速形成，5分钟内即可凝胶，大幅缩短制备时间。

高拉伸强度

水凝胶拉伸强度高达546 kPa，断裂伸长率300%，兼具高强度与高延展性，满足柔性器件反复变形需求。

电导率达6.91 mS/cm

水凝胶电导率高达6.91 mS/cm，可作为柔性电子器件的高性能离子导体，降低接触电阻。

自供能传感

基于该水凝胶的单电极TENG可产生138 V开路电压和33 nC电荷，能够驱动低功耗电子器件并实现无需外部电源的自供能应变传感。

应用场景

• 电子皮肤：水凝胶电极可贴合皮肤、高灵敏检测微小应变，用于电子皮肤实现精细触觉感知。
• 柔性应变传感器：高拉伸强度与灵敏度使其在0–50%应变范围内稳定传感，检测限低至0.01%。
• 摩擦纳米发电机：SPPM水凝胶作为单电极TENG电极可产生138 V开路电压，用于收集机械能并驱动低功耗器件。
• 可穿戴健康监测：TENG可自供能监测人体运动，无需外部电源，适合可穿戴健康监测设备。