Mixed-dimensional MXene-hydrogel heterostructures for electronic skin sensors with ultrabroad working range.
Mixed-dimensional MXene-hydrogel heterostructures for electronic skin sensors with ultrabroad working range.
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DOI：
10.1126/sciadv.abb5367
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发表时间：
2020-11
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Tung V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cai Y;Shen J;Yang CW;Wan Y;Tang HL;Aljarb AA;Chen C;Fu JH;Wei X;Huang KW;Han Y;Jonas SJ;Dong X;Tung V
稳健的水凝胶和软MXene的异质整合显示出多功能感测。皮肤可安装的微电子器件在包括人机界面、生物集成器件和个性化医疗在内的各种有前景的应用中获得了极大的兴趣。然而，它仍然是一个关键的挑战，开发电子皮肤模仿人类的体感系统在整个工作范围。在这里，我们提出了一个多功能的电子皮肤系统与异质结构的配置，耦合乙烯基混合二氧化硅纳米粒子（VSNP）改性的聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶与二维（2D）MXene通过聚吡咯纳米线（PpyNWs）的纳米桥接层的界面，具有高韧性和低滞后，在串联控制裂纹的产生和分布。多维配置赋予电子皮肤非凡的工作范围（2800%），超快响应（90 ms）和弹性（240 ms），良好的线性度（800%），可调传感机制和出色的再现性。同时，这个电子皮肤平台能够检测、量化和远程监控多维拉伸运动、触觉压力、接近传感以及温度和光线的变化，为下一代智能柔性电子产品建立了一个有前途的平台。
Heterogeneous integration of robust hydrogel and soft MXene shows multifunctional sensing. Skin-mountable microelectronics are garnering substantial interest for various promising applications including human-machine interfaces, biointegrated devices, and personalized medicine. However, it remains a critical challenge to develop e-skins to mimic the human somatosensory system in full working range. Here, we present a multifunctional e-skin system with a heterostructured configuration that couples vinyl-hybrid-silica nanoparticle (VSNP)–modified polyacrylamide (PAM) hydrogel with two-dimensional (2D) MXene through nano-bridging layers of polypyrrole nanowires (PpyNWs) at the interfaces, featuring high toughness and low hysteresis, in tandem with controlled crack generation and distribution. The multidimensional configurations endow the e-skin with an extraordinary working range (2800%), ultrafast responsiveness (90 ms) and resilience (240 ms), good linearity (800%), tunable sensing mechanisms, and excellent reproducibility. In parallel, this e-skin platform is capable of detecting, quantifying, and remotely monitoring stretching motions in multiple dimensions, tactile pressure, proximity sensing, and variations in temperature and light, establishing a promising platform for next-generation smart flexible electronics.
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发表时间：
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期刊：
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
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