得益于柔性、透气性、重量轻、减少电子垃圾和对环境友好等优点,可降解的压力传感器以其优异的传感性能受到了人们极大关注,有望广泛应用于可穿戴人造皮肤、医疗监护和人工智能等领域。然而,传统的塑料或弹性体基材具有不透气性、不舒适性、机械不匹配和不可降解性等缺点,极大地限制了其实际应用。因此,制造具有高柔韧性、易降解性和透气性的压力传感器仍然是一个严峻的挑战和迫切需要。
有鉴于此,北京化工大学万鹏博研究员,张立群教授报道了提出了一种透气、可降解、高灵敏度的MXene/蛋白质纳米复合材料医用压力传感器的制备方法。
文章要点
1)研究人员采用浸渍镀膜法,通过超分子相互作用,将Ti3C2Tx MXene纳米薄片均匀沉积在具有多孔结构、可降解、柔韧性好的丝素纳米纤维膜上(MXene-SF)。然后将可生物降解的MXene-SF膜和以MXene油墨印刷(MXene INK-SF)交指电极为图案的SF纳米纤维膜分别作为敏感层和电极层,面对面组装成压力传感器。随着加载压力的增加,导电MXene-SF膜与MXene油墨-SF交指电极之间的接触面积可以有效地增大,从而增加导电通道,提高传感性能。
2)实验结果显示,组装的压阻式传感器具有宽工作范围(高达39.28 kPa)、高灵敏度(298.4 kPa−1)、响应/恢复时间快(7/16 ms)、良好的透气性、优异的循环稳定性、良好的生物兼容性和强大的降解性等诸多优点。
3)所开发的压力传感器可以用来检测微小的运动,如发声,以及大规模的运动,如膝盖弯曲。同时,它还可以用来组装智能电子皮肤,绘制空间压力分布图,以及无线生物监控器手指按压。
基于上述优点和可靠的生物可降解性,这种基于Mxene/蛋白质纳米复合材料的压力传感器有望在智能电子皮肤、人体运动检测、疾病诊断和人机交互等方面具有广泛的应用前景。
参考文献
Mingyuan Chao, et al, Breathable Ti3C2Tx MXene/Protein Nanocomposites for Ultrasensitive Medical Pressure Sensor with Degradability in Solvents, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c00472
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00472