随着时代的进步与社会的向前发展,人们对于发展高性能柔性传感器件的需求日益增加。尤其是在个性化健康监测,人体运动检测,人机界面交互以及柔性仿生机器人等需要相应的柔性压力/应变传感器件作为基础的器件支撑。但是柔性传感器件仍然面临着将快速的检测响应时间、宽的压力监测范围、多种检测模式、令人满意的机械稳定性与环境稳定性以及简单的组装方式等方面统筹在一起的难题。我们选用近年来新兴的且具有高导电性的二维片状过渡金属碳氮化物作为构筑柔性传感器件的导电物质与柔性的聚合物材料相结合,通过简单的真空浸渍法,制备出能够在多种情况下使用的柔性传感器。主要的研究内容如下:(1)通过盐酸/氟化锂刻蚀过渡金属碳氮化物前驱体(MAX)成功制备了二维片状过渡金属碳氮化物(MXene):制备单片层的MXene存在一定的难度,在本实验中我们通过盐酸和氟化锂原位生成氢氟酸的方法来刻蚀过渡金属碳氮化物前驱体,一方面减小了直接使用氢氟酸的危险系数,另一方面锂离子能够起到插层的作用。通过准确的控制刻蚀温度及时间,我们制备了具有令人满意导电率的单片层MXene水分散液;(2)制备MXene包覆聚氨酯复合泡沫(MXene@CS@PU),并且研究其传感性能:制备输出稳定信号与使用可靠的聚合物基柔性传感器是目前研究的一大热点。在本实验中我们通过正负电荷相互吸引的静电自组装的方法,将带正电位的壳聚糖(CS)与负电位的MXene交替在商用聚氨酯泡沫上包覆,并组装形成具有高可靠、稳定、敏感度高的柔性应变传感器。当聚氨酯泡沫在MXene水分散液中真空浸渍2次时,其敏感度系数可以达到3.0、响应时间为19 ms、最低检测极限为3 mg,并且能够通过接触模式与非接触模式监测多种形式的运动。(3)制备柔性多孔的聚二甲基硅氧烷(PDMS)泡沫,并将MXene包覆在上面制备具有令人满意柔性的可穿戴式传感器:在本实验中,我们通过使用食品级糖块作为模板,通过真空浸渍法制得PDMS泡沫。一方面,使用壳聚糖很好的改善了 PDMS泡沫的疏水性;另一方面,可以使MXene紧紧的包覆在PDMS泡沫的骨架上面,形成完善的导电通路,以制备柔性传感器件。将包覆MXene的PDMS泡沫薄切处理并组装形成柔性传感器后,对其在同一弯曲频率、不同弯曲角度与同一弯曲角度不同弯曲频率下做了测试,均能够做出良好的反馈。将其贴附于人体的不同部位,均可以及时有效地对人体行为做出反馈,在人体应用时的响应时间仅为50 ms左右。