一、文章概述

下一代生物医学设备的应用迫切需要具有长巡航时间、高操作安全性和机械灵活性的可穿戴柔性传感器。这类应用要求传感器能准确和连续地检测生理信号，而不需要笨重的连接线或外部电源，因此，开发由能量收集/转换装置（如太阳能电池、纳米发电机、生物燃料电池等）、中间储能单元（如可充电电池和超级电容器）和功能装置（如传感器、晶体管和生物医学植入物）组成的完全集成的自供电装置具有重要意义。

吉林大学韩炜教授课题组与中国科学院半导体研究所王丽丽和沈国震研究员课题组合作将柔性压力传感器与直接激光写入的微型超级电容器和太阳能电池相整合，设计出了基于MXene/黑磷（BP）的自供电智能传感器系统。利用逐层（LbL）自组装工艺形成周期性交错的MXene/BP片状结构，使直接激光写入式微型超级电容器具有很高的储能能力，以驱动传感器的运行并补偿光照的间歇性。同时，用MXene/BP作为柔性压力传感器的敏感层，在弹性模量为0.45 MPa时，该装置的压力灵敏度可提高到77.61 kPa^-1。此外，具有快速响应时间（10.9 ms）的智能传感器系统显示了对生理条件下人类心脏状态的实时检测能力。相关研究工作以“Flexible Self-Powered Integrated Sensing System with 3D

Periodic Ordered Black Phosphorus@MXene Thin-Films”为题发表在国际顶尖学术期刊Advanced Materials (IF= 25.052)上。

二、图文导读

图1| 基于MXene/BP的自供电智能传感器系统的示意图。

图2| 混合MXene/BP薄膜的表征。

图3| MXene/BP薄膜基超级电容器的电化学性能和柔韧性。

图4| 基于MXene/BP的传感和区分刺激的灵活装置。

图5| 针对脉冲信号的自供电柔性传感器系统的检测。