近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院彭必友教授團(tuán)隊(duì)在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域頂級期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2）發(fā)表題為“Aerosol jet printing of polyelectrolyte-modified MXene ink for a multifunctional humidity and temperature flexible sensor”的研究論文。彭必友教授與四川大學(xué)周澤航副研究員擔(dān)任本論文的共同通訊作者，西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院青年教師黃冰雪博士及2023級碩士研究生吳戍為該論文的共同一作，西華大學(xué)為第一完成單位，四川大學(xué)為第二完成單位。該項(xiàng)研究得到了北京化工大學(xué)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金、廣西碳酸鈣資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目的資助。

在這項(xiàng)研究中，科研團(tuán)隊(duì)提出了一種基于聚電解質(zhì)輔助氣溶膠噴射打印（AJP）技術(shù)，成功制備出可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度和濕度的MXene基柔性可穿戴傳感器。該技術(shù)通過聚電解質(zhì)海藻酸鈉（SA）修飾的MXene油墨與殼聚糖（CS）基底間的靜電相互作用，構(gòu)建了高密度、高穩(wěn)定性的MXene納米片導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了納米片缺陷的最小化封裝。研究表明，嵌入的SA分子不僅顯著優(yōu)化了AJP打印工藝質(zhì)量，更通過調(diào)控MXene層間間距及表面官能團(tuán)狀態(tài)，同步提升了MXene/SA復(fù)合結(jié)構(gòu)對溫度和濕度的傳感靈敏度。

最終制備的MXene/SA@CS柔性傳感器展現(xiàn)出卓越的綜合性能：其溫度靈敏度系數(shù)（TCR）達(dá)1.08% ℃?1，較傳統(tǒng)MXene墨水基傳感器提升103%；在人體呼氣檢測中實(shí)現(xiàn)357%的電阻響應(yīng)幅值，伴隨0.30秒極速響應(yīng)時(shí)間和2.00秒恢復(fù)時(shí)間。尤為重要的是，基于CS基底的MXene/SA復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，更通過原位抗菌特性為可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備構(gòu)筑了生物安全屏障。作為技術(shù)驗(yàn)證，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了非接觸式濕度調(diào)控系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)LCD顯示器的智能調(diào)制，充分展現(xiàn)了該傳感器在人機(jī)交互領(lǐng)域的革新應(yīng)用潛力。這項(xiàng)工作開創(chuàng)性地融合了氣溶膠噴射打印技術(shù)與界面工程策略，為構(gòu)建高性能、長壽命的柔性MXene基傳感器提供了全新范式，對先進(jìn)可穿戴電子設(shè)備的研發(fā)具有重要指導(dǎo)價(jià)值。

作者簡介：

黃冰雪，博士，講師，工學(xué)博士。主要從事利用直寫成型和光固化技術(shù)快速高效地制備具有不同三維立體結(jié)構(gòu)的凝膠材料，實(shí)現(xiàn)對材料三維結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與成型。此外利用后處理方法對凝膠的物理化學(xué)性能進(jìn)行有效調(diào)控，最終制備多種具備不同功能的凝膠材料。以第一作者在CompositesPart、Carbohydrates Polymers、Journal of Materials Chemistry B,ACS Sustainable Chem. Eng.等雜志上發(fā)表8篇，SCI他引多次，授權(quán)中國國家發(fā)明專利1項(xiàng)。

吳戍，西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2023級碩士研究生，以導(dǎo)師第一、學(xué)生第二發(fā)明人授權(quán)中國發(fā)明專利1項(xiàng)，獲得全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽全國二等獎(jiǎng)，“建行杯”四川省國際大學(xué)生創(chuàng)新大賽（2024）省級銀獎(jiǎng)。

團(tuán)隊(duì)介紹：

彭必友教授團(tuán)隊(duì)秉持傳承創(chuàng)新相融通、教學(xué)科研雙驅(qū)動(dòng)、立德樹人共推進(jìn)的發(fā)展理念，構(gòu)建了教育教學(xué)創(chuàng)新與科學(xué)研究協(xié)同并進(jìn)的發(fā)展模式，成功培育出具有教科研深度融合特質(zhì)的高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。近年來，該團(tuán)隊(duì)聚焦高性能多功能3D打印材料開發(fā)及智能定制化3D打印裝備研制等前沿方向，系統(tǒng)部署了基礎(chǔ)研究-技術(shù)攻關(guān)-工程應(yīng)用的全鏈條創(chuàng)新布局。通過承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、四川省科技重大專項(xiàng)、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題、成都市科技計(jì)劃項(xiàng)目以及東方電氣集團(tuán)產(chǎn)學(xué)研合作等10余項(xiàng)縱向、橫向課題，團(tuán)隊(duì)已形成基礎(chǔ)理論突破-關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)-成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用的良性創(chuàng)新生態(tài)，特別是在多材料增材制造工藝、跨尺度結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域取得系列原創(chuàng)性成果，為推動(dòng)我國先進(jìn)制造領(lǐng)域的技術(shù)革新與人才培養(yǎng)提供重要支撐。