柔性压力传感器在健康监测、疾病检测、软仿生机器人感知以及虚拟/增强现实（VR/AR）等方面发挥着至关重要的作用。压阻型传感器通过将施加的压力转变为电阻变化实现感应，并由于其高灵敏度、快速响应、简单结构和可靠稳定性而受到广泛关注。然而，目前的压阻型传感器很难同时满足检测微弱生理信号（小压力）、运动信号（大压力）和长期可穿戴的需求。这要求传感器要同时具有的宽工作范围、高灵敏度、低厚度和透气性的特点。
机电传感层是压阻型传感器中实现力-电转化的功能部件，也是解决上述问题的关键。根据已有的文献报道，纳米网膜是一种有希望同时满足上述需求的构型。它包括导电纳米材料和柔性基底。目前，金属纳米线、碳纳米管和石墨烯由于其优异的机械柔性和导电性而被用于构建纳米网膜。最近，二维过渡金属碳化物和氮化物（MXene）由于其高电导率、大的比表面积以及良好的亲水性而作为一种新材料被引入作为机电传感层。与二维材料相比，一维纳米线具有更高的长径比、更好的机械弹性和更大的比表面积，更有利于其作为机电传感层。过渡金属硫化物纳米线是一类一维材料，其具有高长径比、高电导率、高模量和良好的生物相容性，已广泛应用于光电、储能等领域，但其在柔性电子领域的应用却鲜有报道。近日，中国科学院上海硅酸盐研究所黄富强教授&任大勇团队通过在二维半导体MoS2层间引入富电子的一维1 [Mo2+S]链，并通过熔融盐和结构导向剂的辅助制备出了高电导率（4.9×104 S m−1）和高长径比（200）的Mo2S3纳米线材料。随后，通过液/液界面自组装的方式将其制备为超薄的纳米线网膜（厚度约为500 nm），其具有极低的面负载量（2.01 μg mm−2）。当其被一层极薄的硅橡胶封装之后可用作柔性压力传感器，并表现出5.65 kPa−1灵敏度和0.08 Pa（ΔR/R0 > 0.3%）的检测下限。它可以被转移到人体皮肤表面，用作可穿戴压力传感器件，并在人体生理监测和动态手势识别方面显示出应用潜力。Mo2S3纳米线网膜被用作柔性压力传感器，其特点主要在于：（1）纳米线本征耐候性好，网膜暴露空气中一个月无明显的电阻衰减；（2）细胞实验表明纳米线具有很好的生物安全性，纳米线网膜被穿戴24小时后皮肤没有明显的红肿或发炎；（3）多孔结构保证了网膜具有良好的透气性，超薄结构使得它能够很好地贴附皮肤纹路；（4）灵敏度高，响应迅速并且能够感应0.08 Pa到2000 Pa之间的压力。相关成果以“Ultrathin Mo2S3 nanowire network for high-sensitivity breathable piezoresistive electronic skins”为题发表在《ACS Nano》上，中国科学院上海硅酸盐研究所博士生赵晨东和副研究员方裕强为本文共同第一作者，中国科学院上海硅酸盐研究所助理研究员任大勇和中国科学院上海硅酸盐研究所/北京大学黄富强教授为本文共同通讯作者。图1 Mo2S3纳米线的制备示意图以及基本结构、形貌和物性表征。
图2 Mo2S3纳米线网膜的制备示意图及其形貌、基本性能表征
图3 Mo2S3纳米线网膜用作压力传感器的基本力-电性能测试。
图4 Mo2S3纳米线网膜用作可穿戴压力传感器件及其测试示意图
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