120 / 2024-10-16 19:12:14

Self-healing Superhydrophobic MXene-based Flexible Sensors with Convex Array for Sensing Detection and Anti/de-Icing Property

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柔性可穿戴传感器因其在电子皮肤、医疗保健检测和环境监测方面的前景广阔的应用而获得了重大进步和非凡的关注。然而，大多数柔性传感器的传感灵敏度差，并且容易受到机械损伤或化学腐蚀的影响。在此，通过激光诱导模板法和后涂层处理制备了一种基于自修复超疏水 Mxene 的柔性传感器。通过逐步加成聚合化学合成了具有大量动态氢键和二硫键的自修复聚氨酯 （SPU）。通过化学蚀刻和插层剥离制备了 Ti₃C₂T_x MXene 的二维纳米片。此外，将 SPU 倒入具有点蚀阵列的超快激光纹理聚四氟乙烯 （PTFE） 模具中，然后经过热压成型和脱模处理，制备了具有凸阵列的 M-SPU。此外，M-SPU 连续包覆 MXene 层和疏水性 SiO₂ 纳米颗粒，得到 M-SPU@MXene@SiO₂。M-SPU@MXene@SiO₂ 表现出优异的机械性能，断裂强度为 9.5 MPa，断裂伸长率为 1500%，自修复性能好，愈合效率为 94%。M-SPU@MXene@SiO₂ 表现出良好的防水性 （WCA>153°， WSA<5°） 和低粘附力 （22.5 uN）。M-SPU@MXene@SiO₂ 凭借其粗糙的凸阵结构和 MXene 导电层，应变系数为 251，响应时间为 68 毫秒，具有卓越的传感性能，可进一步应用于监测人体运动，包括语音、膝盖和手指的屈曲，以及弯曲和拉伸等机械活动。此外，M-SPU@MXene@SiO₂ 表现出良好的结冰延迟和光热/电热除冰性能，表现出优异的耐候性。因此，这项工作为制备可广泛应用于各个领域的多功能柔性传感器提供了有价值的见解。