氣凝膠具有高孔隙率和大表面積,已被廣泛應用于催化、傳感器、廢水處理、電磁屏蔽和儲能等領域。特別是,導電氣凝膠已成為開發高性能壓阻傳感器的理想材料。它的內部導電網絡可在其變形時產生更多的接觸位點,從而改善傳感器的靈敏度。同時,三維導電結構可以承受較大的形變量,并大大提高傳感器的壓力檢測范圍。如今,各種導電材料已被開發成氣凝膠并作為壓阻傳感器進行研究。其中,MXene作為一種新興的類石墨烯二維層狀導電納米材料,其優異的親水性、高導電性和良好的機械性能使MXene成為柔性壓力傳感器的理想導電材料。不幸的是,MXene上豐富的表面官能團導致 MXene 納米片之間的弱相互作用和較差的凝膠化能力,這使得MXene難以自組裝成可壓縮的三維網絡,進一步限制了其作為高性能柔性壓阻傳感器的實際應用。
近日,北京化工大學潘凱/趙彪課題組在期刊《Chemical Engineering Journal》上報道了一種通過液氮輔助定向冷凍策略制造的輕質靜電紡醋酸纖維素(CA)納米纖維/海藻酸鈉(SA)協同增強的MXene復合氣凝膠。(Wearable and high-performance piezoresistive sensor based on nanofiber/sodium alginate synergistically enhanced MXene composite aerogel)。趙彪博士和潘凱研究員為該論文通訊作者,北京化工大學材料學院為論文唯一完成單位。
圖1. MXene復合氣凝膠的制備流程示意圖
圖2. MXene復合氣凝膠的機械性能
圖3. MXene復合氣凝膠的壓阻性能
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138586
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