华中科技大学Yihua Gao课题组--中空的MXene球/还原石墨烯气凝胶复合材料用于超高灵敏度的压阻传感器

压力感应是智能可穿戴电子设备和人机交互界面的关键。为了实现具有宽线性范围并能够检测压力细微变化的高性能压力传感器，既需要良好的传感材料选择，又需要结构合理的设计。本文提出了一种基于中空MXene球体/还原石墨烯复合气凝胶和柔性叉指电极的新型压阻传感器。得益于复合气凝胶的独特微观结构，合成的压力传感器显示出高灵敏度（在6.4–10 kPa范围内609 kPa^-1），宽线性范围（0–10 kPa），低检测极限（6 Pa），响应时间短（232毫秒），耐久性好（6000次循环）。此外，该设备能够实时监控各种人类活动，并区分出细微的谷物差异。还探讨了绘制压力的位置和强度的潜在应用。

Figure 1. a）rGO / MXene-sphere气凝胶的制备程序示意图

a) Schematic illustration of the preparation procedures of rGO/MXene-sphere aerogel. b) Schematic illustration of the fabrication process of MXene sphere/rGO aerogel based piezoresistive sensor.

Figure 2. MXene、MXene/PS混合球和MXene球/rGO复合气凝胶的表征。

Figure 3. 中空MXene球体/ rGO气凝胶基压力传感器在压力释放周期中的弹性机制和内部微观结构。

Figure 4. MXene球/rGO气凝胶的传感性能。

Figure 5. 使用基于MXene球/rGO气凝胶的传感器实时监测各种人体活动和微小压力。

相关研究成果于2020年由华中科技大学Yihua Gao课题组，发表在Adv. Electron. Mater.（DOI: 10.1002/aelm.201901064）上。原文：Hollow MXene Sphere/Reduced Graphene Aerogel Composites for Piezoresistive Sensor with Ultra-High Sensitivity。