随着柔性电子器件的高速发展，高密度集成的可拉伸应变传感阵列对于可穿戴电子设备、仿生机器人和植入式医疗设备等下一代智能应用至关重要。具有宽应变范围、高灵敏度、快速响应时间、高稳定性和小传感面积的应变传感单元是构建高时空分辨率应变传感器阵列的前提。然而，目前所报道的应变传感器主要是依赖于基于裂纹机理的导电材料，这类材料在传感面积和性能之间存在固有矛盾。因此，制备同时具有宽应变范围、高灵敏度和小传感面积的柔性应变传感阵列仍面临着巨大的挑战。
作者提出了一种新型裂纹调控机制：通过利用S-Ag配位键对传感材料S-MXene/AgNW（S-M/A）传感薄膜的裂纹尺寸、取向进行调控。S-Ag配位键的引入调节了S-M/A传感薄膜的局部应变场，使其可以形成高密度的网状裂纹，平均裂纹尺寸降低至60 µm，平均裂纹间隙降低至1 µm，从而在保证S-M/A传感薄膜具有超高灵敏度和较宽的应变范围的同时，最大限度地缩小传感面积。该论文报道的基于MXene/银纳米线界面相互作用的应变传感器的传感面积最小可达到0.25 mm2，同时还具有超宽的工作范围（0.001-37%）、超高的灵敏度（0.001%应变时的敏感系数约为500，35%应变时的敏感系数大于150000）、快速响应时间（约为5 ms）、低滞后和出色的长期稳定性（在15%的应变下可拉伸-释放循环超过1000 次）。该工作以“Ag-Thiolate Interactions to Enable an Ultrasensitive, Stretchable, and Minimal Strain Sensor with High Temporospatial Resolution”发表在《Nat. Commun.》。
提出了一种裂纹调控机制，通过采用γ-巯丙基三乙氧基硅烷对MXene进行改性处理，得到巯基封端的MXene（S-MXene）纳米片，在AgNW网络和S-MXene纳米片之间引入强、动态和可逆的S-Ag配位键，使S-M/A柔性应变传感器在拉伸过程中产生密集的网状裂纹，从而克服了基于裂纹机理的柔性应变传感器中常见的传感尺寸与传感性能之间的固有矛盾，实现了具有宽应变范围、超高灵敏度、低滞后、快速响应、长期稳定性以及低至0.25 mm2传感面积的柔性应变传感器。
图6. 将S-M/A 传感器阵列应用于脉搏信号测量
作者提出了一种分子级的裂纹调控策略，通过在S-MXene纳米片和AgNW网络交替层组成的无机基质导电薄膜中引入强、动态、可逆的S-Ag配位键，制备了一种可拉伸、超灵敏、基于最小裂纹的应变传感器。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49787-9
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
