气凝胶具有高孔隙率和大表面积,已被广泛应用于催化、传感器、废水处理、电磁屏蔽和储能等领域。特别是,导电气凝胶已成为开发高性能压阻传感器的理想材料。它的内部导电网络可在其变形时产生更多的接触位点,从而改善传感器的灵敏度。同时,三维导电结构可以承受较大的形变量,并大大提高传感器的压力检测范围。如今,各种导电材料已被开发成气凝胶并作为压阻传感器进行研究。其中,MXene作为一种新兴的类石墨烯二维层状导电纳米材料,其优异的亲水性、高导电性和良好的机械性能使MXene成为柔性压力传感器的理想导电材料。不幸的是,MXene上丰富的表面官能团导致 MXene 纳米片之间的弱相互作用和较差的凝胶化能力,这使得MXene难以自组装成可压缩的三维网络,进一步限制了其作为高性能柔性压阻传感器的实际应用。
近日,北京化工大学潘凯/赵彪课题组在期刊《Chemical Engineering Journal》上报道了一种通过液氮辅助定向冷冻策略制造的轻质静电纺醋酸纤维素(CA)纳米纤维/海藻酸钠(SA)协同增强的MXene复合气凝胶。(Wearable and high-performance piezoresistive sensor based on nanofiber/sodium alginate synergistically enhanced MXene composite aerogel)。赵彪博士和潘凯研究员为该论文通讯作者,北京化工大学材料学院为论文唯一完成单位。
图1. MXene复合气凝胶的制备流程示意图
图2. MXene复合气凝胶的机械性能
图3. MXene复合气凝胶的压阻性能
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138586
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