隨著智能穿戴設備的閩江迅速發展，柔性可穿戴氣體傳感器由于其輕便、學院學院學柔韌易彎曲、武夷拉伸性好、賓夕可大面積制備、法尼親膚靈活等優點也成為了未來的亞州發展趨勢，在醫療保健、材料環境健康監測和軍事用途等方面具有潛在的閩江發展前景。然而，學院學院學實現柔性可穿戴氣體傳感器的武夷高分辨、高靈敏、賓夕快速響應、法尼低成本制造和復雜信號檢測仍然是亞州一個很大的挑戰。

有鑒于此，材料閩江學院海洋傳感功能材料福建省重點實驗室張誠副研究員、閩江陳華民副教授、楊艷輝教授、王軍教授聯合武夷學院丁曉紅博士和賓夕法尼亞州立大學程寰宇教授團隊合作，報道了基于褶皺形貌三維多孔石墨烯/邁科烯(graphene/MXene)復合材料的自充電、穿戴式氣體傳感器系統。該系統聯合摩擦納米發電機與整流器，將人體運動中低頻、離散的械能轉化為連續、穩定的電能并以電化學能的形式存儲于超級電容器陣列中，以驅動具有自加熱功能的柔性可穿戴氣體傳感器和無線傳輸電路，并實現了對人體呼出氣體以及日常生活氣體環境的實時準確監測！

圖1：自充電、穿戴式氣體傳感系統的示意圖以及氣體傳感性能。

在功能材料設計中，研究人員提出了聯合圖案化激光還原技術與預拉伸策略制備了褶皺形貌的三維多孔graphene/MXene材料。這種具有褶皺形貌的復合材料具有優異導電性、機械柔性、增強電子/離子/分子傳輸的三維互通結構、更大活性位點。此外，所有器件均采用蛇形導線互聯島橋構型設計，這種互聯結構不僅賦予器件柔性可延展，而且利用串/并聯連接實現器件輸出電特性的有效調控；在材料與器件大規模、低成本制備和集成方面，自充電、穿戴式氣體傳感系統中所有電子器件均采用基于低成本、快速高效的激光直寫技術研制獲得，便于大規模制備、推廣及商業應用。該成果以《Laser Processing of Crumpled Porous Graphene/MXene?Nanocomposites for a Standalone Gas Sensing System》為題發表于美國化學學會旗下學術期刊Nano Letters?(IF=12.262)。

圖2：自充電、穿戴式氣體傳感系統的示意圖、等效電路、輸出電性能以及氣體傳感性能。

自充電柔性可延展集成傳感器件近年來成為新型微電子技術研究的熱點，是適應人與信息交互融合發展趨勢的革新性技術。通過材料、器件構型及系統集成的創新設計，實現傳感系統在不規則非可展曲面的人體表面的緊密貼合、動態傳感、監測、處理以及有效的主動控制，有望實現個性化定制以提供更可靠的人體信息，對于推動健康監護、智慧醫療等領域的發展以及提高人類生活質量具有重要的戰略意義。

這項工作得到了國家自然科學基金(52002162, 12174172)、福建省自然科學基金(2021J011040, 2021J05249)、福州市科技計劃項目（2021-SG-273）以及閩江學院青年人才優培計劃的支持。此外，張誠副研究員和王軍教授團隊采用激光直寫技術，發展了一系列高性能石墨烯基納米復合材料與柔性電子器件，并成功應用于人體健康監護。（Appl. Phys. Rev. 2022, 9, 011413; Nano Energy, 2021,81, 105609; Dalton Trans., 2022, 51, 2846; Adv. Mater., 2023, 2210322）。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.3c00454

本文由作者供稿