Page 23 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 郭茹月，等: 二维导电材料/柔性聚合物复合材料基可穿戴压阻式应变传感器的研究进展 ·657·

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图 8 基于“砖-砂浆”结构的 MXene-Ag NWs-PDA/Ni 传感器示意图 [52] （a）；插入纳米球减少层间互连的示意图 [99] （b）
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Fig. 8 Schematic illustration of MXene-Ag NWs-PDA/Ni sensor based on “brick-and-mortar” architecture [52] (a);
Schematic diagram of nanoballs inserting for reducing interconnection of layer [99] (b)

3.5 应变分布 制，制备了基于 MXene 的微裂纹模式应变传感器
相比于其他传感器，基于裂纹扩展机制的应变 （M-传感器）和 MXene-TiO 2 的穿透裂纹模式应变
传感器具有更高的灵敏度 [100] 。在工作过程中，不同 传感器（T-传感器），并提出了基于应变局部化分布
的应变分布会引起不同能量耗散和应变传递过程， 的微裂纹控制策略，如图 9 所示。在传感过程中，
从而对传感器裂纹的产生和扩展造成影响 [101-102] ， M-传感器通过 MXene 纳米片片层间的滑移和氢键
因此，传感器中的应变分布对其传感行为至关重要。 断裂有效地耗散能量和传递应力，使应变均匀分布，
CHEN 等 [103] 研究表明，在施加应变后，常规传感器 大量孤立分布在传感层中的微裂纹有利于在大应变
两端的应变相对较大，而中间区域受到的应变较小， 下保持导电性；而 T-传感器中的应变主要位于 TiO 2
这种不均匀的应变分布不利于传感器的使用 [104] 。基 网络中，局部应变使得裂纹在形成时就会穿透整个
于这一结果，作者通过合理的结构设计，将片状 GE 传感膜，因而在小应变下具有非常高的灵敏度。
与褶皱状 GE 相结合，对传感过程中的应变分布进 综上所述，目前研究者已经对 2D-CPC 基可穿
行调整，得到了综合性能良好的应变传感器。 戴压阻式应变传感器进行了深入的研究，并制备了
目前，主要有两种裂纹模式的应变传感器被广 多种多样的 2D-CPC 基可穿戴压阻式应变传感器。
泛报道：微裂纹模式的传感器在大应变下能够保持 在使用性能方面，通过对不同影响因素的调控，已
导电路径的完整性，通常具有较宽的传感范围；而 基本实现了应变传感器灵敏度和拉伸性能的同步提
穿透裂纹模式的传感器在每个裂纹出现时都会发生 升。不同因素对 2D-CPC 基可穿戴压阻式应变传感
明显的电阻变化，因而表现出较高的灵敏度。PU 等 [105] 器性能的影响如表 3 所示。
通过对 MXene 自发形成纳米级 TiO 2 的过程进行控

图 9 两种裂纹模式传感器的结构和传感机理示意图（a）及在不同拉伸应变下的光学显微镜图像（b） [105]
Fig. 9 Schematic illustration of the structures, sensing mechanisms (a) and typical transmission-mode optical microscopy
images at different tensile strains of two kinds of crack mode sensors (b) [105]