Self-Healing Ti3C2 MXenes/PDMS Supramolecular Elastomer Based on Small Biomolecules Modification for Wearable Sensor.

ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 12:44
文章英文标题
Self-Healing Ti3C2 MXenes/PDMS Supramolecular Elastomer Based on Small Biomolecules Modification for Wearable Sensor.
正文
柔性导电复合材料可作为可穿戴式应变传感器,广泛应用于新一代机器人、电子皮肤和人体检测等领域。然而,如何使导电复合材料同时具有柔韧性、可伸展性、自愈性和传感能力是一项具有挑战性的研究。本工作创新性地设计并制备了硅聚合物导电复合材料。MXenes和氨基聚二甲基硅氧烷分别通过酯化反应和席夫碱反应被小分子生物分子修饰。改性后的MXenes分散均匀,赋予复合材料良好的导电性。复合体系中多个氢键和亚胺键的可逆性使其具有理想的拉伸性能和无需外界刺激的高效自愈能力。含10wt % A-MXenes的导电复合材料的伸长率为81 %,其机械强度可达1.81MPa。修复后拉伸性能和电导率分别可恢复到98.4 %和97.6 %。此外,还进一步对导电复合材料进行了可穿戴应变传感器的价值评估。即使经过切合处理后,导电复合材料仍能准确检测微小的人体运动(包括说话、吞咽和按压)。这种基于小生物分子改性的自修复MXenes / PDMS弹性体作为可穿戴式应变传感器具有巨大的潜力。这种简单的制备方法为未来多功能柔性电子材料提供了指导。
文章内容(英文)
Flexible conductive composites can be used as wearable strain sensors, which are widely used in the fields of new generation robots, electronic skin and human detection. However, how to make conductive composites simultaneously possess flexibility, stretchability, self-healing and sensing capability is a challenging research. In this work, we innovatively designed and prepared a silicone polymer conductive composite. MXenes and Amino polydimethylsiloxane were modified by small biomolecules via esterification reaction and Schiff base reaction, respectively. The modified MXenes are uniformly dispersed, which endows the composite with good electrical conductivity. The reversibility of multiple hydrogen bonds and imine bonds in the composite system makes it have ideal tensile properties and high-efficiency self-healing ability without external stimulation. The conductive composite containing 10wt%A-MXenes showed an elongation of 81%, and its mechanical strength could reach 1.81MPa. After repair, the tensile properties and the electrical conductivity could be restored to 98.4% and 97.6%, respectively. In addition, the conductive composite is further evaluated for the value of wearable strain sensors. Even after cut-healed processes, conductive composite can still accurately detect tiny human movements (including speaking, swallowing and pressing). This kind of self-healing MXenes/PDMS elastomer based on small biomolecules modification has great potential as a wearable strain sensor. This simple preparation method provides guidance for the future multi-functional flexible electronic materials.
来源出处
Journal|[J]ACS Applied Materials & Interfaces2020.
DOI
https://doi.org/10.1021/acsami.0c13653

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