基於新方法的感測器可用於脈搏監測。北京航空航天大學供圖
近日，北京航空航天大學教授單光存團隊提出了一種利用叉指電極製備基於二維材料MXene/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的高效能電容式柔性壓力感測器的新方法，透過選擇合適的叉指電極數目和最佳化MXene/PVP濾紙膜的介電層，可以提高電容感測器的靈敏度。該感測器可用於各種壓力監測，如手指按壓、手腕脈搏、呼吸等。相關研究成果發表於《微系統與奈米工程》。
MXenes具有高金屬導電性、親水性和較大的比表面積，被認為是一種革命性2D材料。其在外界壓力作用下，內部層狀結構之間的距離發生極大變化，因此具有較高的靈敏度。
單光存團隊提出利用叉指電極製備基於MXene/PVP的高效能電容式柔性壓力感測器的新方法，可以使基於MXene/PVP的電容感測器具有高靈敏度、低檢測限、寬感測範圍、快速響應和恢復時間以及10000次迴圈的機械穩定性。基於MXene和PVP的壓力感測器由4層結構組成，分別是覆銅的PET薄膜、MXene、PVP複合薄膜和絕緣膠帶。
由於感測器具有較寬的檢測範圍，而且在較小外界壓力作用下具有較高的靈敏度，因此，研究人員將其應用於人類肢體活動和生理狀態等的監測中，結果表明輸出訊號與人體活動高度同步。這些優異的效能使基於MXene/PVP的電容感測器能夠應用於柔性可穿戴技術中。
該研究提供了一種利用叉指電極製作高靈敏度電容感測器的新方法，在柔性電子和可穿戴健康監測中有著廣闊的應用前景。（見習記者田瑞穎）
相關論文資訊：https://doi.org/10.1038/s41378-021-00327-1
來源： 中國科學報
