最近，基于Ti3C2Tx MXene的柔性电子器件在人工健康诊断、军事安全和人机交互方面引发了广泛关注。对于长期健康检测，应变传感器的高灵敏度、耐久性和多功能性显得尤为重要。然而，MXene和可拉伸纳米纤维的不均匀性和低抗性导致其灵敏度和耐久性较差，构建一个强大的界面，使二维（2D）MXene纳米片沿1D纳米纤维均匀结合，形成3D连接网络，有利于提高传感性能。在此，研究者提出了一种简单的策略来制备基于MXene和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）纳米纤维的透气、多功能全纳米纤维传感器。首先，SBS分子链通过硫醇-烯点击化学引入季铵基团（NSBS），NSBS纳米纤维的亲水性和机械性能显著提高，MXene纳米片可以通过静电相互作用均匀、牢固地吸附在NSBS纳米纤维上。组装的MXene/NSBS传感器在300%的宽检测范围内达到62194的超高灵敏度，并在3000多个循环内稳定用于人体关节运动、脉搏和心电图信号的无线检测。此外，MXene/NSBS电极表现出温度响应和热管理性能，包括焦耳加热和光热性能。因此，这项工作为下一代多功能设备的实时健康诊断和人工智能提供了一个很有前途的候选组件。
图1.MXene/NSBS纳米纤维膜的制备。（a）MXene/NSBS纳米纤维膜的制备过程示意图。（b）紫外线交联后SBS垫中硫醇-烯点击化学示意图。（c）静态接触角。（d）纳米纤维的FESEM图像。（e）MXene/NSBS复合纳米纤维膜的数码照片，显示出良好的柔性和轻质性。
图2.MXene的制备和纳米纤维膜改性的表征。（a）MAX粉末和MXene纳米片的XRD图谱。（b）MXene薄片的TEM图像，MXene水悬浮液的照片和Zeta电位。（c）SBS、DADMAC、SSBS和NSBS纳米纤维的FT-IR光谱。（d）NSBS纳米纤维的XPS全扫描和高分辨率光谱，样品的（e）N1s、（f）C1s和（g）S2p XPS光谱。（h）不同光照时间后样品的拉伸应力。（i）NSBS纳米纤维垫的疲劳恢复曲线，包含40%伸长率下10次重复循环的应力-应变曲线。
图3.不同纳米纤维的FESEM图像和实际应用性能测试：（a）纯电纺SBS纳米纤维，（b）40分钟后通过点击化学改性的SBS纳米纤维，（c-e）不同超声时间下涂有MXene的纳米纤维：60、90和120分钟，（f）经超声作用90分钟的MXene/NSBS纳米纤维在100%应变下的微观结构。（g）不同时间改性SBS纳米纤维垫的静态接触角和水润湿纳米纤维膜的演示。（h）不同纳米纤维垫的照片。（i）比较方块电阻和点亮的小灯泡。（j）胶带粘附实验和弯曲试验对电阻变化的影响。（k）透湿性装置中的蒸汽渗透性。（l）纳米纤维膜的透气性测试。
图4.MXene/NSBS应变传感器的传感特性。（a）不同应变（50%、75%、100%和125%）下的电阻变化。（b）不同施加应变（0-300%）下的相对电阻变化，插图显示了低应变范围（0-100%）下的GF。（c）MXene/NSBS应变传感器在装载-卸载过程中的响应和恢复时间。（d）逐步应变曲线（0%、30%、40%、50%和60%）。（e）应变传感器在20%应变下循环3000次以上的循环稳定性。（f）MXene/NSBS应变传感器工作机理的演示，交联后SBS纳米纤维应变位移变化的COMSOL模拟。（g）导电电极和压力传感器组件的丝网印刷。（h）不同压力下的响应信号。（i）30kPa下压力传感器的GF。（j）MXene/NSBS压力传感器在1kPa下的响应时间。（k）不同施加压力下的逐步压力曲线。（l）在2kPa循环载荷下循环3000次以上的瞬时响应。
图5.MXene/NSBS传感器在生理监测和活动识别中的应用。（a-c）监测手腕弯曲、膝盖弯曲和手指弯曲并输出信号，（d）图中显示了志愿者的脉冲振动波形。（e）连接在颈部皮肤上的智能设备，放大的插图显示了颈部脉搏的明显曲线。（f）智能传感器检测到语音振动信号。（g）测试系统的示意图，包括蓝牙设备和心电传感器，心电信号被传输到便携式电极。（h）4×4像素的纳米纤维基传感器阵列垫的演示照片，以及用于实时压力分布和形状识别的三维（3D）条形图。
图6.热管理性能分析：（a）MXene/NSBS纳米纤维垫的I-V特性。（b）焦耳加热性能通过4V、6V、8V和10V下随时间变化的表面温度进行测试。（c）MXene/NSBS纳米纤维垫在350s以上连续施加电压下的长期加热曲线。（d）薄膜在模拟阳光下的电阻。（e）循环温度响应。（f）电阻随温度的变化曲线。（g）循环电阻响应。（h）附着在装有热水和冷水的杯子上的温度响应性能。（i）多功能传感器和其他可穿戴传感器的应用效果和雷达图比较。
