最近，基于mxene的可穿戴水凝胶因其组织样的柔软性和独特的电气和机械性能而成为表皮传感器的有前途的候选者。然而，由于MXene在水凝胶的含水体系中不可避免地发生氧化，因此实现可靠传感性能和延长使用寿命的MXene基水凝胶仍然是一个挑战。本文提出了儿茶酚功能化聚乙烯醇(PVA-CA)基水凝胶抑制MXene的氧化，从而实现快速自愈和优异的应变传感性能。疏水邻苯二酚基团与MXene表面的充分相互作用减少了MXene与水反应的氧化可达位点，最终抑制了MXene在水凝胶中的氧化。此外，PVA-CA-MXene水凝胶被证明可用作实时运动监测的应变传感器，例如检测细微的人体运动和笔迹。利用深度学习模型可以对PVA-CA-MXene水凝胶传感器的信号进行准确分类。

图文简介

a) PVA-CA的合成工艺。b)合成的PVA-CA聚合物的数字照片，儿茶酚浓度为3、7.5、15和20 wt.%。c)数字照片显示添加硼酸盐后PVA-CA聚合物溶液的凝胶化。

a) PVA-CA-MXene水凝胶的制备示意图。b) MXene和PVA-CA-MXene的C1s XPS谱。c) PVA-CA-MXene水凝胶冷冻干燥前(上面板)和冷冻干燥后(下面板)的数字照片。d,e)冻干PVA-CA-MXene水凝胶的FESEM图像。

a) PVA-MXene和b) PVA-CA-MXene室温保存30天后的TEM图像。c) PVA-MXene和d) PVA-CA-MXene溶液在室温下储存60天的紫外-可见吸收光谱。e)显示原始MXene、PVA-MXene和PVA-CA-MXene溶液与H2O2反应5天的数字照片。数字图像显示f)水和g) H2O2相互作用对PVA-MXene和PVA-CA-MXene水凝胶的影响。

a)显示PVA-CA-MXene水凝胶自愈合性能的数字照片。b)使用PVA-CA-MXene水凝胶作为电池(18v)与LED指示灯之间的连接器进行自愈能力测试。c)水凝胶在几个分叉和自愈周期中的实时阻力，d)愈合过程的时间演化。e) PVA-CA-MXene水凝胶电极拉伸试验示意图。f)进行拉伸性测试的PVA-CA-MXene水凝胶电极照片。g) PVA-MXene和PVA-CA-MXene水凝胶在应变分别为200%和50-200%时的相对电阻变化。h) PVA-CA-MXene水凝胶50%-400%应变下的相对电阻变化。i) PVA-CA-MXene水凝胶在150%应变下的耐久性。

a)安装在手指上的PVA-CA-MXene水凝胶传感器照片，用于监测弯曲运动。b)手指慢弯和c)手指快弯不同角度时传感器电阻的相对变化。d)在发音“MXene”和“Hydrogel”时，监测喉道振动。e)传感器的电阻随写在其表面的K、N、U、T字母的变化。f)两个不同的人在水凝胶传感器表面写上“MXENE”字样时，水凝胶传感器信号模式的变化

论文信息

论文题目：Highly Oxidation-Resistant and Self-Healable MXene-Based Hydrogels for Wearable Strain Sensor

通讯作者：Albert S. Lee, Dong-Yeun Koh, Insik In, Soo-Jin Park

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