杭电《AMT》：MoS2 石墨烯泡沫复合材料，用于智能可穿戴电子产品

摘要：高性能压阻应变传感器（PSS）是用于人体健康管理的可穿戴电子设备的重要组件，被认为是人工智能和人体医疗监测等领域未来应用的关键技术。最近，基于各种电敏感材料开发出了许多 PSS。其中，三维石墨烯泡沫（GrF）因其优异的导热性、拉伸性能和轻质特性而备受关注。本文

1成果简介

高性能压阻应变传感器（PSS）是用于人体健康管理的可穿戴电子设备的重要组件，被认为是人工智能和人体医疗监测等领域未来应用的关键技术。最近，基于各种电敏感材料开发出了许多 PSS。其中，三维石墨烯泡沫（GrF）因其优异的导热性、拉伸性能和轻质特性而备受关注。本文，杭州电子科技大学徐旻轩等研究人员在《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》期刊发表名为“Silkworm-Shaped MoS2 Growing on Graphene Foam for Highly Sensitive and Flexible Strain Sensor with Full-Scale Human Motion Detection Ability”的论文，研究通过直接生长二维二硫化钼（MoS2）纳米片，开发出一种新型的基于GrF的复合材料。

许多二硫化钼纳米片垂直竖立在 GrF 上，就像蚕匍匐在叶子上一样，使复合材料对机械形变刺激更加敏感。将获得的 MoS2@GrF 复合材料加工成 PSS，其传感范围很宽（0%-80%），测量因子值很高（1% 以下16个，40% 以上 39 个），应变检测限为 0.1%，响应/恢复时间为 106/123 毫秒，并且具有良好的循环稳定性（≥3000 次循环）。此外，制成的应变传感器还具有出色的焦耳加热性能，可通过应变进行调节。因此，PSS 可以实现全方位的人体运动监测和热管理，在下一代智能可穿戴电子产品中具有巨大潜力。

2图文导读

图1、MoS2@GrF复合材料的制造工艺示意图。

图2、MoS2@GrF复合材料的特征与形貌。

图3、MoS2@GrF/Ecoflex传感器的应变传感能力。

图4、MoS2@GrF/Ecoflex传感器的焦耳热性能。

图5、MoS2@GrF/Ecoflex 传感器的应用。

3小结

综上所述，本文成功合成了MoS2@GrF复合材料，它具有协同导电网络，旨在提高人体运动检测的感应范围和灵敏度。以三维-GrF 骨架为基础，通过水热反应生长出蚕形二维-MoS2纳米片，从而形成丰富的导电通道，保证了大应变下的传感能力。由此产生的 MoS2@GrF/Ecoflex 传感器对 1% 以下的微小应变具有高灵敏度（GF = 16）、感应范围宽（0%-80%）、超低检测限（≤0.1%）、快速响应/恢复时间（106 ms/123 ms）和超过 3000 次循环的长期抗疲劳性。因此，该PSS 在包括面部表情、手指弯曲和运动姿势在内的全面人体运动检测应用中展现出巨大潜力，并在防溺水警报中发挥重要作用。此外，这种柔性PSS还具有出色的焦耳加热能力，为智能热管理带来了巨大前景。

文献：