在人工智能、智能醫(yī)療、機(jī)器人等尖端領(lǐng)域，對細(xì)微機(jī)械信號的精準(zhǔn)檢測需求非常廣泛。壓阻式壓力傳感器作為關(guān)鍵的傳感檢測技術(shù)之一，其豐富的敏感材料選擇和簡單的制備工藝，為它賦予了廣闊的發(fā)展空間。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近期，來自南開大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和武漢大學(xué)的研究人員共同合作，利用MXene與超柔性聚硅氧烷（PGPDMS）交聯(lián)形成具有多級納米通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合氣凝膠（以下簡稱：MXene復(fù)合氣凝膠），可作為壓阻材料進(jìn)行超靈敏壓力檢測，并且具備超低的檢測限和快速的響應(yīng)及恢復(fù)時間。該研究成果已發(fā)表于Nature Communications期刊。

在該項研究中，研究人員提出一種新的策略，利用導(dǎo)電MXene納米片和聚硅氧烷構(gòu)建出具有分層多級蜂窩壁結(jié)構(gòu)的超軟MXene復(fù)合氣凝膠，該氣凝膠具有超低的楊氏模量（約140Pa）、優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性和拉伸彈性（高達(dá)80%）。

MXene復(fù)合氣凝膠制備過程示意圖

MXene復(fù)合氣凝膠的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能

基于MXene復(fù)合氣凝膠的壓阻式壓力傳感器在感測細(xì)微的機(jī)械信號方面具有顯著的優(yōu)勢，可以檢測到最低0.0063Pa壓力信號，在0-0.02Pa超低壓力范圍內(nèi)的檢測靈敏度超過1900kPa?1，且具有優(yōu)異的傳感穩(wěn)定性，經(jīng)過1萬次壓縮循環(huán)后，靈敏度仍能保持在1800kPa?1以上。

對基于MXene復(fù)合氣凝膠的壓阻式壓力傳感器進(jìn)行細(xì)微壓力傳感性能表征

該MXene復(fù)合氣凝膠由于其優(yōu)異的自愈能力、粘附性能和可穿戴能力，在人體運(yùn)動檢測和智能檢測方面具有巨大的潛力。臨床實踐中，以非侵入性方式連續(xù)準(zhǔn)確地對極其微弱的頸靜脈（IJV）脈沖波形進(jìn)行實時監(jiān)測非常困難。在該項目中，研究人員將基于MXene復(fù)合氣凝膠的柔性壓力傳感器放在志愿者脖子周圍，以非侵入性方式測量到了頸動脈（CA）和頸靜脈的中央血壓波形和脈動，證明了該傳感器可以為頸靜脈監(jiān)測提供一種有效的非侵入性方法。

基于MXene復(fù)合氣凝膠的壓阻式壓力傳感器在檢測細(xì)微力信號中的應(yīng)用

該MXene復(fù)合氣凝膠還可以組裝成靈活的壓力傳感陣列，用于各種需要檢測極弱機(jī)械信號的尖端應(yīng)用。研究人員構(gòu)建了一個靈活的5×5壓力傳感陣列，實現(xiàn)了對蚊子（約1.75mg）降落、起飛信號的檢測，并繪制了頭發(fā)（約0.21mg）的靜態(tài)壓力分布，證明了其對細(xì)微動態(tài)或靜態(tài)負(fù)載的高度靈敏性，未來有望在超靈敏觸覺傳感和電子皮膚應(yīng)用中發(fā)揮巨大潛力。

這項研究為開發(fā)具有高靈敏度和低檢測限的壓阻材料開辟了新的途徑，同時也為開發(fā)能精準(zhǔn)檢測超弱機(jī)械信號的超靈敏傳感器提供了新的思路。

論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28760-4

審核編輯 ：李倩