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隨著智能可穿戴電子設(shè)備需求的不斷增長。開發(fā)能夠有效捕捉壓力細(xì)微變化的新型柔性傳感設(shè)備是非常必要的。到目前為止，已經(jīng)開發(fā)了大量的壓力傳感器，包括電容式、壓電式、和壓阻式。其中，壓阻式傳感器因其制造成本低、溫度穩(wěn)定性好、壓力敏感性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而脫穎而出。壓阻式壓力傳感器能將機(jī)械應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化，因其工作原理簡單、對壓力敏感而得到廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的壓阻式壓力傳感器通常是基于硅等剛性基底，這些基底不能皮膚貼裝，因此不能滿足智能可穿戴電子設(shè)備的便攜性和靈活性需求。為解決這個問題，一種方法便是利用碳質(zhì)納米材料作為制造高彈性材料的基材。雖然目前已有很多研究，然而，進(jìn)一步提高碳?xì)饽z壓力傳感器的靈敏度和檢測范圍仍是一個挑戰(zhàn)。

近期，華中科技大學(xué)高義華教授在國際知名學(xué)術(shù)期刊Advanced Electronic Materials上發(fā)表一篇題目為：Hollow MXene Sphere/Reduced Graphene Aerogel Composites for Piezoresistive Sensor with Ultra-High Sensitivity的研究論文，文中將空心MXene球引入還原氧化石墨烯片層中，拓展了MXene球與還原氧化石墨烯薄片接觸的新途徑。這種增加的連接將擴(kuò)展導(dǎo)電路徑，從而大大增加了器件的靈敏度。組裝的基于MXene中空球/rGO復(fù)合氣凝膠的壓力傳感器展現(xiàn)出大范圍內(nèi)的高靈敏度（對于低于3.3 kPa 的壓力靈敏度為61 kPa?1, 從3.3到6.4 kPa的壓力靈敏度為334 kPa?1, 高于6.4KPa的壓力靈敏度為609 kPa?1），快速的響應(yīng)時間（232 ms），超過6000次的使用壽命以及極低的檢測下限（6 Pa）。這個壓阻式傳感器在實(shí)時監(jiān)測各種人體活動以及測量壓力分布方面也顯示出了良好的應(yīng)用前景。

圖1.?材料合成以及器件制備示意圖。

圖2.?MXene、MXene/PS雜化球、MXene球/rGO復(fù)合氣凝膠的表征。

圖3.MXene中空球/rGO氣凝膠壓力傳感器在壓力釋放周期中的彈性機(jī)理和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)。

圖4.MXene中空球/rGO氣凝膠傳感性能。

圖5.利用MXene球/rGO氣凝膠傳感器對人體各種活動和微小壓力實(shí)時監(jiān)測。

圖6.MXene球/rGO氣凝膠壓力傳感器的4×4矩陣以及機(jī)器人演示。

? ? ??綜上所述，本文采用犧牲模板法和凍干技術(shù)制備了MXene中空球/rGO復(fù)合氣凝膠，并將其組裝成壓阻式傳感器。該壓力傳感器有出色的耐用性（6000次），極低的檢測下限（6 Pa），快速的響應(yīng)恢復(fù)以及大范圍內(nèi)的高靈敏度（對于低于3.3 kPa 的壓力靈敏度為61 kPa?1, 從3.3到6.4 kPa的壓力靈敏度為334 kPa?1, 高于6.4KPa的壓力靈敏度為609 kPa?1）。此外，引入MXene球結(jié)構(gòu)增加了MXene球與rGO骨架的額外接觸，使得復(fù)合氣凝膠的傳感性能相比其他純rGO氣凝膠或MXene/rGO氣凝膠有了很大的提高。此外，還探索了傳感器的各種實(shí)際應(yīng)用，揭示了其在軟機(jī)器人和可穿戴電子設(shè)備上的潛在應(yīng)用。

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