国际权威学术期刊《ACS Nano》在线发表了华中科技大学武汉光电国家研究中心李露颖副教授和高义华教授团队的最新研究成果“仿生微结构的高性能喷涂Ti₃C₂T_x（MXene）基压阻传感器”（Bioinspired Microspines for a High-Performance Spray Ti₃C₂T_x MXene-BasedPiezoresistive Sensor）。

近年来，随着柔性电子学的发展，轻、薄、柔的低成本、可穿戴、大规模制备的柔性传感器逐渐成为了一大研究热点。高灵敏度、快速响应、易集成、低能耗的柔性压力传感器是人机交互和可穿戴电子设备的关键。传感器在人类活动监测，生物医学研究，人工智能交互等方面具有巨大的应用潜力。实时监测人类活动的信息反馈，例如血压，脉搏，肢体运动等，对于生物医学研究、疾病诊断和及时治疗至关重要。然而，低成本、高灵敏度、大规模制备的压阻传感器的实现仍面临巨大挑战。

在最新研究中，Ti₃C₂T_x（MXenes）具有二维结构，高导电性，合成工艺可控等优点，是一种很有前途的压力传感器电极材料，在能源储能、电磁屏蔽、催化、光电及传感器等领域有广泛的用途。受二维Ti₃C₂T_x（MXenes）的特定结构、优异的金属导电性以及随机分布的微结构（类似人体皮肤）传感效果的启发，我们使用可大规模制备的模板印刷工艺法，喷涂具有优异导电性的MXene材料，制造了高度敏感的柔性压阻传感器。所获得的压阻传感器显示出高灵敏度（151.4 kPa^-1），相对较短的响应时间（<130 ms），超低的压力检测极限（4.4 Pa）以及出色的循环稳定性（超10,000次）等优异性能。结合原位力学电子显微学研究以及有限元理论模拟，从结构角度和理论力学角度动态揭示了传感器的高灵敏度传感机理。受生物皮肤启发的随机微结构可以有效地提高压力传感器的灵敏度和压力检测极限。该传感器在监视人体生理信号，定量检测压力分布以及实时远程监控智能机器人运动方面表现出卓越的性能，可以应用于医疗监测、智能人机交互、可穿戴智能设备等诸多领域。

该工作得到了国家自然科学基金（51871104，11674113,11874025，11904091），湖北省自然科学基金（2017CFB417, 2019CFB259）、中央高校基本科研业务费专项资金（No.2017KFYXJJ039）等项目资助。李露颖副教授和高义华教授为论文共同通讯作者，硕士研究生程永发为第一作者，马亚楠副教授，朱蒙，岳阳副教授，刘伟杰，王龙飞，贾双凤，李陈，戚天宇，王建波教授为共同作者参与相关工作。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08952