MXene/油墨复合材料的制备及健康监测研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jingjing17_
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新型二维材料MXene因其独特的片层结构以及优异的电气性能在传感领域大放异彩,利用MXene导电薄膜或MXene复合导电材料制作的传感器被广泛应用于智能监测,人机交互等方面。本文报道了一种新型MXene/油墨导电传感材料可用于复合材料损伤检测及人体健康监测研究。采用HCl+LiF溶液选择性刻蚀Ti3AlC2制备得到Ti3C2Tx-MXene材料,因其表面含有大量的含氧活性官能团,极易溶于水和有机溶剂,具有良好的生物相容性。将制备得到的Mxene与油墨结合设计新型导电传感材料,获得一个低的逾渗阈值,MXene在油墨中的质量分数仅为3.6 wt%。当MXene的质量分数达到9 wt%时,即可形成稳定的相互贯通的导电网络通道,MXene/油墨纳米传感材料具有优异的导电性能,这与MXene在油墨中均匀的分散性密不可分。综合考虑粘度,附着力,固化时间等因素,MXene与油墨质量分数比例为1:1,选取40微米作为涂覆膜层厚度指标,可以获得综合性能最佳的MXene/油墨导电传感材料。将MXene/油墨导电传感材料通过喷射打印技术布置在玻璃纤维复合材料板表面,得到灵敏度(GF)116.6(应变:0~0.477%)以及554.3(应变:0.477%~1.37%),电阻变化率与应变之间的线性度分别为0.992和0.996的优质应变传感器,在1%应变条件下具有超过5000次的循环稳定性。将MXene/油墨导电传感材料通过喷射打印技术布置在尼龙织物表面,得到灵敏度(GF)27.2(应变:0~25%)以及170.9(应变:25%~29.7%),电阻变化率与应变之间的线性度分别为0.967和0.986的优良柔性传感器,在20%应变条件下具有超过3000次的循环稳定性。可以准确进行手指弯曲,肘部弯曲,血压测量等人体肢体行为与生理信号的健康监测。
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