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近日，西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院彭必友教授團隊在多功能濕度和溫度柔性傳感器方面取得研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“Aerosol jet printing of polyelectrolyte-modified MXene ink for a multifunctional humidity and temperature flexible sensor”為題，在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域頂級期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2）發(fā)表論文。彭必友教授與四川大學(xué)周澤航副研究員擔任本論文的共同通訊作者，西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院青年教師黃冰雪博士及2023級碩士研究生吳戍為該論文的共同一作，西華大學(xué)為第一完成單位，四川大學(xué)為第二完成單位。該項研究得到了北京化工大學(xué)有機-無(wú)機復合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放基金、廣西碳酸鈣資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放項目的資助。

在這項研究中，科研團隊提出了一種基于聚電解質(zhì)輔助氣溶膠噴射打?。ˋJP）技術(shù)，成功制備出可用于實(shí)時(shí)監測溫度和濕度的MXene基柔性可穿戴傳感器。該技術(shù)通過(guò)聚電解質(zhì)海藻酸鈉（SA）修飾的MXene油墨與殼聚糖（CS）基底間的靜電相互作用，構建了高密度、高穩定性的MXene納米片導電網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現了納米片缺陷的最小化封裝。研究表明，嵌入的SA分子不僅顯著(zhù)優(yōu)化了AJP打印工藝質(zhì)量，更通過(guò)調控MXene層間間距及表面官能團狀態(tài)，同步提升了MXene/SA復合結構對溫度和濕度的傳感靈敏度。

最終制備的MXene/SA@CS柔性傳感器展現出卓越的綜合性能：其溫度靈敏度系數（TCR）達1.08% ℃?1，較傳統MXene墨水基傳感器提升103%；在人體呼氣檢測中實(shí)現357%的電阻響應幅值，伴隨0.30秒極速響應時(shí)間和2.00秒恢復時(shí)間。尤為重要的是，基于CS基底的MXene/SA復合結構不僅表現出優(yōu)異的生物相容性，更通過(guò)原位抗菌特性為可穿戴健康監測設備構筑了生物安全屏障。作為技術(shù)驗證，研究團隊開(kāi)發(fā)了非接觸式濕度調控系統，成功實(shí)現LCD顯示器的智能調制，充分展現了該傳感器在人機交互領(lǐng)域的革新應用潛力。這項工作開(kāi)創(chuàng )性地融合了氣溶膠噴射打印技術(shù)與界面工程策略，為構建高性能、長(cháng)壽命的柔性MXene基傳感器提供了全新范式，對先進(jìn)可穿戴電子設備的研發(fā)具有重要指導價(jià)值。