基于低维半导体材料的高性能柔性传感信息器件，是后摩尔定律时代信息系统的重要组成部分。柔性传感器的物联网应用和个性化医疗管理与服务将是下一代传感信息产业的主要驱动力，并在此基础上探索柔性压力传感器对人体健康、人机交互等具有重要的科学意义。研究高性能柔性压力传感器的设计方法、可控制备、响应原理及创新应用等关键科学技术问题，有望为我国物联网、健康医疗、环境监测等相关产业的战略发展提供有力的支撑。而在高性能柔性压力传感器件的构筑过程中,柔性基底微纳结构表面的构筑是赋予器件高灵敏度的关键，但是目前橡胶基底表面的微纳结构化多基于模板复制技术，要求精细操作耗时长，不利于柔性压力传感器件的大规模、低成本制备。

近日，中科院半导体研究所王丽丽课题组/北京理工大学沈国震课题组通过冷冻干燥方法制备了具有三维联锁网络的混合半导体MXene/rGO气凝胶。这种半导体多孔气凝胶具有轻质和分层的多孔结构，使其可多次压缩和膨胀而不破裂。基于该半导体材料的柔性温度传感器，不仅具有0–40 kPa的宽压力传感范围，而且具有优异的压力响应性能(61.49 kPa-1)。同时该传感器在整个范围内的压力响应准确、稳定。较高的灵敏度保障了传感器在实际应用中的准确性。另外在响应恢复时间上，该传感器也有着良好的表现。这些优异的性能使得该传感器可以应用于人体生理信号的检测，比如脉搏，关节活动等。

这项研究发展了一种制备方法简单、环境友好、成本低廉、适宜大规模生产的超轻半导体气凝胶压力传感器的制备途径，其高柔性及弹性也符合模拟人体皮肤的需求，因此具有重要的应用价值。

该文章以题为“Interlocked MXene/rGO aerogel with excellent mechanical stability for health monitoring device”发表在Journal of Semiconductors上。

图1.（a）半导体MXene/rGO 气凝胶制备流程示意图；（b）半导体MXene/rGO 气凝胶SEM图片；（c）半导体MXene/rGO气凝胶光学图像证明其具有轻质特征；（d）半导体MXene/rGO气凝胶在不同循环下的压缩应力-应变曲线；（e）柔性传感器的结构示意图；（g）器件在不同压力下的IV曲线；（g）手指不同弯曲角度测试；（h）脉搏波测试；（i）单个脉搏波波形放大分析。

文章信息：

Interlocked MXene/rGO aerogel with excellent mechanical stability for a health-monitoring device

Shufang Zhao, Wenhao Ran, Lili Wang, Guozhen Shen

J. Semicond. 2022, 43(8): 082601

doi: 10.1088/1674-4926/43/8/082601

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/8/082601

来源：半导体学报微信公众号