第一作者：Yi-Zhou Zhang，Kanghyuck Lee
通讯作者：Husam N. Alshareef
第一单位：阿卜杜拉国王科技大学
研究亮点：
1. 构建了一种MXenes复合水凝胶，具有出色的可拉伸性（34倍初始长度）和自愈合性能。
2. MXenes的引入克服了水凝胶的迟滞问题，大幅提升力学传感器件的灵敏度。
高度可拉伸性和自愈合特性的力学传感器在可穿戴电子器件、软体机器人等领域具有重要的应用前景。问题在于：作为一种极具前景的可拉伸材料，水凝胶传感器灵敏度通常较低，而且其粘弹性会导致信号迟滞和波动，从而导致传感性能降低。
有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）Husam Alshareef课题基于高导电性二维金属碳化物（MXenes，Ti3C2Tx）发展了一种新型M-水凝胶力学传感器，同时实现了超高灵敏度、超高可拉伸性和瞬时自愈性能。
图1. MXene/水凝胶复合材料的应用性能
研究人员利用常见的MXenes材料Ti3C2Tx制得一种MXene-PVA（聚乙烯醇）复合水凝胶。三维透射电镜表征（TEM tomography）表明 MXene纳米片在水凝胶中呈现出具有随机取向特性的三维网络结构。这种水凝胶具有出色的可拉伸性（不低于3400%）和瞬时自愈合性。
由于几何效应和MXene三维网络结构的变化，该水凝胶对伸缩形变的电阻变化响应远大于其对拉伸形变的响应。这种非对称的电学响应结合粘弹性形变使得水凝胶具有特殊的检测能力，能有效检测水凝胶表面的运动方向和速度。在对涉及复杂运动的检测场合具有重要的应用潜力，可用于识别表情、语音、签名等涉及复杂运动的应用场合。
总之，这项研究基于MXenes和水凝胶综合性能，得到了高度灵敏的水凝胶传感材料，为柔性电子器件的开发提供了新的思路。
图2. MXene-PVA复合水凝胶的结构表征
图3. MXene-PVA水凝胶的力学性能
图4. MXene-PVA水凝胶的运动检测能力
图5. MXene-PVA水凝胶对身体运动，脉搏，表情的检测能力
图6. MXene-PVA水凝胶对签名、语音的检测能力
参考文献：
Yi-Zhou Zhang, Kang Hyuck Lee, Husam N. Alshareef et al. MXenes stretch hydrogel sensorperformance to new limits, Sci. Adv. 2018,4, eaat0098.
http://advances.sciencemag.org/content/4/6/eaat0098.full
