1成果简介

　　柔性压力传感器可模仿感受器的功能，同时具有轻质化、小型化与共形等特点，使其在机器人触觉、人机界面以及智能可穿戴设备等领域应用前景广泛。为了满足不同应用场景的使用需求，研究者们希望柔性压阻传感器能够同时拥有高灵敏度、宽压力检测范围、快速响应以及长期稳定性的特点。例如，在健康监测中，脉搏和心跳压力低至5千帕，此时传感器应能实现高灵敏低压检测；相反，在监测行走、跳跃等动态活动时，则需要数百千帕高压的检测能力。
　　通过表面微结构化减小接触面积是改善压阻传感器性能的通用策略，而较小的形变量很难获得综合性能优异的压阻传感器。在宽压力范围内实现高灵敏度并具有快速响应特性仍然是一个挑战。本文，西北师范大学陈江涛等研究人员在《Nano Energy》期刊发表名为“Ultrasensitive and wide-range MXene/PDMS piezoresistive sensors inspired by rose petals”的论文。该研究受玫瑰花瓣表面微结构启发，设计构建了超越花瓣表面结构的周期性等级阵列结构。构筑的MXene/PDMS柔性传感器展示出宽压力范围、较高的灵敏度、快速响应和长期稳定性，在运动监测、健康监测与个性签名等领域具有重要应用前景。本文将为构建综合性能优异的柔性传感器提供一种新的策略。
　　2图文导读 

　　图2. 玫瑰花照片（产自中国云南省）、新鲜花瓣表面微结构和3D分级阵列结构；MXene和MXene/PDMS分级结构的微观结构和形貌。

　　图3. 无结构与周期分级结构压力传感特性测试、长循环稳定性以及应力分布图。

　　图4. 周期分级结构传感器用于实时监测生理活动。

　　图6. 3×3传感器阵列应用于压力分布监测。
　　3小结
　　本文受花瓣表面微结构的启发，设计开发出一种三维周期分级阵列结构，用于构建MXene/PDMS 压阻式传感器。此结构显著减小了接触面积，可完成大范围连续压缩，显著提升了传感器压力检测范围，有效提高了灵敏度，实现了快速响应/恢复特性；MXene/PDMS传感器实现了对笔迹的实时跟踪，结合机器学习实现高精度识别。此项工作为构建新一代柔性传感器提供了一种创新策略，可满足不同场景的应用需求。