具有三維週期結構的MXene/黑磷複合薄膜的柔性自供電整合感測系統

一、文章概述

下一代生物醫學裝置的應用迫切需要具有長巡航時間、高操作安全性和機械靈活性的可穿戴柔性感測器。這類應用要求感測器能準確和連續地檢測生理訊號，而不需要笨重的連線線或外部電源，因此，開發由能量收集/轉換裝置（如太陽能電池、奈米發電機、生物燃料電池等）、中間儲能單元（如可充電電池和超級電容器）和功能裝置（如感測器、電晶體和生物醫學植入物）組成的完全整合的自供電裝置具有重要意義。

吉林大學韓煒教授課題組與中國科學院半導體研究所王麗麗和沈國震研究員課題組合作將柔性壓力感測器與直接鐳射寫入的微型超級電容器和太陽能電池相整合，設計出了基於MXene/黑磷（BP）的自供電智慧感測器系統。利用逐層（LbL）自組裝工藝形成周期性交錯的MXene/BP片狀結構，使直接鐳射寫入式微型超級電容器具有很高的儲能能力，以驅動感測器的執行並補償光照的間歇性。同時，用MXene/BP作為柔性壓力感測器的敏感層，在彈性模量為0.45 MPa時，該裝置的壓力靈敏度可提高到77.61 kPa-1。此外，具有快速響應時間（10.9 ms）的智慧感測器系統顯示了對生理條件下人類心臟狀態的實時檢測能力。相關研究工作以“Flexible Self-Powered Integrated Sensing System with 3D

Periodic Ordered Black Phosphorus@MXene Thin-Films”為題發表在國際頂尖學術期刊Advanced Materials (IF= 25.052)上。