基于新方法的傳感器可用于脈搏監(jiān)測(cè)。北京航空航天大學(xué)供圖

近日，北京航空航天大學(xué)教授單光存團(tuán)隊(duì)提出了一種利用叉指電極制備基于二維材料MXene/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的高性能電容式柔性壓力傳感器的新方法，通過(guò)選擇合適的叉指電極數(shù)目和優(yōu)化MXene/PVP濾紙膜的介電層，可以提高電容傳感器的靈敏度。該傳感器可用于各種壓力監(jiān)測(cè)，如手指按壓、手腕脈搏、呼吸等。相關(guān)研究成果發(fā)表于《微系統(tǒng)與納米工程》。

MXenes具有高金屬導(dǎo)電性、親水性和較大的比表面積，被認(rèn)為是一種革命性2D材料。其在外界壓力作用下，內(nèi)部層狀結(jié)構(gòu)之間的距離發(fā)生極大變化，因此具有較高的靈敏度。

單光存團(tuán)隊(duì)提出利用叉指電極制備基于MXene/PVP的高性能電容式柔性壓力傳感器的新方法，可以使基于MXene/PVP的電容傳感器具有高靈敏度、低檢測(cè)限、寬傳感范圍、快速響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間以及10000次循環(huán)的機(jī)械穩(wěn)定性。基于MXene和PVP的壓力傳感器由4層結(jié)構(gòu)組成，分別是覆銅的PET薄膜、MXene、PVP復(fù)合薄膜和絕緣膠帶。

由于傳感器具有較寬的檢測(cè)范圍，而且在較小外界壓力作用下具有較高的靈敏度，因此，研究人員將其應(yīng)用于人類(lèi)肢體活動(dòng)和生理狀態(tài)等的監(jiān)測(cè)中，結(jié)果表明輸出信號(hào)與人體活動(dòng)高度同步。這些優(yōu)異的性能使基于MXene/PVP的電容傳感器能夠應(yīng)用于柔性可穿戴技術(shù)中。

該研究提供了一種利用叉指電極制作高靈敏度電容傳感器的新方法，在柔性電子和可穿戴健康監(jiān)測(cè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。（見(jiàn)習(xí)記者田瑞穎）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41378-021-00327-1