基于界面相互作用的具有高伸展和低滞后性的坚韧导电MXene基复合聚合物水凝胶用于高性能多功能传感器（英文）

作者：王新亮; 李娜; 尹娟娟; 王小铭; 徐琳莉; 焦体峰^*; 秦志辉^*

来源：Science China-Materials, 2023, 66(01): 272-283.

基于二维纳米材料MXene的导电水凝胶,已成为柔性可穿戴传感器领域的非常有前景的材料.在这些应用中,制备同时具有高韧性、超弹性、低滞后性、自粘性和多种感官功能的凝胶至关重要.然而,MXene纳米片在水介质中容易重新堆积,不可避免会被氧化,以及MXene和凝胶网络之间薄弱的界面结合等问题,使得MXene基水凝胶几乎不可能实现上述多种性能.在文中,我们将明胶改性的MXene引入到聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶中,制备了一种导电的MXene-复合聚合物(MCP)水凝胶,用于制造多功能传感器.明胶的存在不仅通过形成一个保护鞘大大改善了MXene纳米片的稳定性,而且作为分子胶还在很大程度上增强了MXene和水凝胶网络之间的界面相互作用.因此,MCP水凝胶表现出高强度(430 k Pa)、显著的可拉伸性(1100%)、低滞后性(在500%的循环拉伸下滞后率<10%)和良好的可重复粘附性.所得的基于MCP水凝胶的多功能传感器显示出高应变灵敏度,工作范围大(GF=8.83,最高1000%),实现了对各种人体运动的检测.此外,所制备的传感器还具有卓越的热敏能力(1.110/°C),可用于测量体温.这一策略为设计高性能MXene基水凝胶提供了新的思路.

• 单位
  亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室