【摘 要】
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柔性可穿戴应变传感器是可穿戴电子产品的重要应用之一,其输出信号是变化的,是一种将物理变形转换成电信号的设备。目前,基于其独特的电学特性,应变传感器已经被广泛探索在多种场景下的应用,例如疾病诊断、监测患者和人体运动生理检测等。其中,由于海洋勘探在经济发展、人类安全、防灾和军事防御等方面的重要作用,研究人员已经发展了大量的技术通过研制各种水下传感器来监测海洋环境。而水下传感器的耐水性是保证其工作稳定性
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柔性可穿戴应变传感器是可穿戴电子产品的重要应用之一,其输出信号是变化的,是一种将物理变形转换成电信号的设备。目前,基于其独特的电学特性,应变传感器已经被广泛探索在多种场景下的应用,例如疾病诊断、监测患者和人体运动生理检测等。其中,由于海洋勘探在经济发展、人类安全、防灾和军事防御等方面的重要作用,研究人员已经发展了大量的技术通过研制各种水下传感器来监测海洋环境。而水下传感器的耐水性是保证其工作稳定性和使用寿命的重要参数。因此,开发能在高湿度环境或水中稳定工作的电阻型应变传感器极具重要性。传统的水下应变传感器通常采用防水或疏水处理。但在实际应用中,反复变形会导致界面结合变弱,防水或疏水层损伤,从而极大地影响应变传感器的灵敏度和稳定性。本文采用同轴湿法纺丝技术制备了具有核壳结构的纤维状柔性应变传感器,对由Ti3C2TxMXene导电油墨和铜氨纺丝液所制备的同轴MXene/铜氨纤维（MCR）应变传感器的制备工艺进行了探索和优化。同轴MCR的芯层导电层为MXene导电油墨,壳层为铜氨纤维,其中Ti3C2Tx纳米片之间丰富的NH4+与其形成的氢键以及铜氨纤维与Ti3C2Tx表面端基之间的氢键形成了坚固的两相界面和核壳结构。基于此,同轴MCR水下应变传感器对人体水下运动（膝关节、肘关节、手指关节）的监测具有稳定的响应,且在5000次的拉伸循环下,其传感性能依旧稳定,在干态下具有高导电性。此外,我们发现特殊的核壳结构实现了干湿态转变下选择性应变传感效应。值得注意的是,将一维同轴MCR通过编织技术集成到织物中,同轴MCR织物应变传感器依然具有稳定的导电性和水下传感效应。这为批量生产织物基同轴MCR应变传感器提供了可能,为柔性水下应变传感器及智能集成装置的设计开辟了新的方向。
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