3D Crinkled Alk - Ti3C2MXene基柔性压阻传感器具有超高的灵敏度和超宽的压力范围

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:16
文章英文标题
3D Crinkled Alk‐Ti3C2 MXene Based Flexible Piezoresistive Sensors with Ultra‐High Sensitivity and Ultra‐Wide Pressure Range
正文
高灵敏度与宽传感范围的矛盾极大地限制了柔性压力传感器的广泛应用。生产一种既具有高灵敏度又具有宽量程的传感器仍然是一项具有挑战性的工作。本文将碱处理的3D皱缩MXene与微结构聚二甲基硅氧烷( PDMS )相结合,研制了宽传感范围的柔性高灵敏压阻传感器,制备了不同粗糙度PDMS薄膜作为柔性衬底,未处理MXene作为导电材料的传感器,明确了超宽压力范围( 0 ~ 800   kPa )的几何设计。然后,制作了其他由NaOH碱化的3D皱缩MXenes和粗糙PDMS组装的传感器,说明材料优化可以进一步提高灵敏度(最高可达1104.38 k Pa-1 ),传感器检测下限( 17   Pa ),响应时间快( 100   ms ),循环稳定性好( 3000个循环,300   k Pa ),能够检测到从小丸、脉冲、心跳、喉部振动到水重变化的大压力范围,在健康监测系统和人机交互方面具有广阔的前景。
文章内容(英文)
The conflict between high sensitivity and wide sensing range greatly limits the extensive application of flexible pressure sensors. To produce a sensor with both high sensitivity and wide range is still a challenging work. Herein, flexible and highly sensitive piezoresistive sensors with wide sensing range are developed by combining the alkali‐treated 3D crinkled MXene with microstructured polydimethylsiloxane (PDMS). Sensors with different‐roughness PDMS films as flexible substrate and the unprocessed MXene as the conductive material are prepared to clarify the geometric design for the ultra‐wide pressure range (0–800 kPa). Then, other sensors assembled by NaOH‐alkalized 3D crinkled MXenes and rough PDMS are fabricated to illustrate that the material optimization can further enhance the sensitivity (up to 1104.38 kPa−1). The sensor shows a low limit of detection (17 Pa), fast response time (100 ms), good cycle stability (3000 cycles, 300 kPa), and can detect over a wide pressure range from that of the tiny pills, pulse, heartbeat, throat vibration, and the change of water weight, exhibiting a broad prospect in health monitoring systems and human‐machine interaction.
来源出处
Journal|[J]Advanced Materials TechnologiesVolume 6, Issue 6. 2021.
DOI
https://doi.org/10.1002/ADMT.202001157

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