本文发表于《ACS Applied Nano Materials》期刊，2022年10月20日出版，题为“review of mxene nanosheet composites for flexible pressure sensors”。该文是一篇综述性论文，由西安工程大学服装与艺术设计学院及纺织科学与工程学院的Gege Hang、Xiuchen Wang、Jian Zhang、Ying Wei、Sijia He、Haoyu Wang和Zhe Liu等人撰写。文章系统总结了MXene（二维过渡金属碳化物/氮化物）纳米片复合材料在柔性压力传感器领域的研究进展，涵盖材料制备方法、微观结构设计策略以及其在智能可穿戴设备中的应用与挑战。
文章首先阐明了柔性压力传感器的研究背景。随着智能电子设备的兴起，柔性压力传感器在智能服装、健康监测、电子皮肤和人机交互等领域需求旺盛。其核心部件包括柔性基底、压力敏感层和导电电极，其中压力敏感材料的种类、结构及制备方法对传感器性能起决定性作用。MXene自2011年被发现以来，凭借其高导电性、大比表面积、良好的亲水性和可调层间距，成为提升柔性压力传感器性能的重要候选材料。文章指出，传感器性能主要从灵敏度、传感范围、检测限、响应时间和循环稳定性五个方面评价，并给出了基于电阻变化率和电流变化率的两种灵敏度计算公式。
文章的主体部分围绕MXene与不同材料复合构筑的压力敏感体系展开论述。其核心观点是：通过将MXene与聚合物、石墨烯或织物等基体材料复合，并设计特定的微观结构（如仿生微刺、多孔海绵、气凝胶、纤维等），可有效克服MXene纳米片易堆叠、易达到形变极限的缺陷，从而显著提升传感器的灵敏度、检测范围和稳定性。
在MXene/聚合物复合材料方面，文章分别介绍了MXene与PDMS（聚二甲基硅氧烷）、PU（聚氨酯）、PI（聚酰亚胺）、PVA（聚乙烯醇）及PVDF（聚偏氟乙烯）及其共聚物的复合体系。对于MXene/PDMS体系，其观点是仿生微刺结构和多孔结构是提高性能的有效途径。证据包括：Xiang等人通过碱化处理制备了褶皱状Ti₃C₂Tx，喷涂于微结构PDMS上，传感器灵敏度高达1104.38 kPa⁻¹，检测限为17 Pa；Cheng等人用砂纸在PDMS上制备微刺结构并喷涂MXene，灵敏度达151.4 kPa⁻¹；Song等人利用镍泡沫浸涂制备中空MXene-PDMS复合材料，传感器在0°−180°扭转范围内具有良好稳定性。对于MXene/PU体系，文章认为PU的优异弹性和耐低温性使其适用于多孔和纤维形态的压力敏感材料。例如，Pu等人设计了微裂纹（m-sensor）和穿透裂纹（t-sensor）两种结构，前者稳定性好，后者在较小应变范围内灵敏度更高，为解决灵敏度与拉伸性矛盾提供了思路；Seyedin等人通过湿法纺丝制备皮芯结构MXene/PU纤维，用于肘部运动监测。对于MXene/PI体系，主要利用PI的超强弯曲性能和高低温耐受性，通过双向冷冻或冷冻干燥构建各向异性层状多孔气凝胶，如Liu等人制备的“层-柱”支撑结构气凝胶，提高了有效比表面积和传感性能。对于MXene/PVA体系，PVA作为粘合剂或基体可提高MXene的附着力和复合膜化学稳定性，Yue等人将PVA纳米线沉积于柔性基底作为微通道，传感器灵敏度达442 kPa⁻¹。对于MXene/PVDF体系，文章指出静电纺丝可提高PVDF及其共聚物的压电性能，MXene的加入进一步增强了压电输出，如Du等人制备的MXene/PVDF传感器灵敏度达到1970.65 kPa⁻¹。
在MXene/石墨烯复合材料方面，文章的核心观点是引入石墨烯或氧化石墨烯（GO）可调节MXene层间距、避免纳米片堆叠，并构建三维多孔结构。证据包括：Li等人制备的GO/Nb₂CTx混合膜传感器灵敏度为228 kPa⁻¹；Ma等人利用冰模板冷冻技术制备MXene/rGO三维气凝胶，传感器灵敏度为22.56 kPa⁻¹，检测限低于10 Pa；Jiang等人通过两步还原和冷冻铸造制备超弹性MXene/rGO气凝胶，兼具低密度、高导电性和稳健力学性能。此外，加入PI作为粘合剂或碱处理聚丙烯腈（PAN）纳米纤维作为骨架，可进一步提升气凝胶的综合性能。
在MXene/织物复合材料方面，文章指出织物基底可赋予传感器承受弯曲、拉伸和扭转等复杂形变的能力，满足智能可穿戴设备对柔性和拉伸性的高要求。对于MXene/棉织物体系，主要采用浸涂法或喷涂法制备导电棉织物，如Li等人通过浸涂制备的MXene/棉织物传感器灵敏度为12.095 kPa⁻¹；Zhang等人采用喷涂干燥法，传感器灵敏度为5.30 kPa⁻¹。此外，引入NiSe₂、银纳米颗粒或GO等第二组分可提升性能，如Adepu等人制备的NiSe₂/MXene/棉织物传感器灵敏度为2.41 kPa⁻¹。对于MXene/非织造布体系，非织造布的互连纤维网络可形成各向同性导电网络，Zheng等人通过浸轧-干燥法使MXene从织物表面向内扩散，制备了具有树皮状结构的MXene/纤维素非织造布传感器；Yu等人比较了六种MXene/非织造布体系，发现固定化的Ti₃C₂Tx@非织造布性能最佳，聚氨酯基非织造布传感器灵敏度可达186.5 kPa⁻¹。
文章最后总结了MXene基柔性压力传感器面临的主要挑战及未来发展方向。首先，MXene纳米片在空气中长期使用易被氧化，导致电导率下降；而抗氧化涂层又会牺牲智能纺织品的透气性和舒适性，因此在保持导电性的同时兼顾舒适性是一个亟待解决的问题。其次，MXene二维平面内有限的空间使其在外部刺激下容易迅速达到形变极限，限制了传感器性能，未来应重点研究扩大MXene层间距的策略。第三，内部纳米结构设计虽能显著提高传感器性能，但精细结构制造的难度大、成本高，难以实现大规模工业化生产。第四，多孔结构传感器虽然性能优异，但其在较大压应力下容易坍塌、机械强度不足的问题仍有待克服。
该综述的价值在于：它系统梳理了MXene与不同材料（聚合物、石墨烯、织物）复合制备柔性压力传感器的研究现状，详细比较了各类复合材料的制备方法、结构特征和传感性能数据，为研究者选择合适的材料体系和结构设计策略提供了参考依据。同时，文章明确指出了当前MXene基压力传感器在实际应用中面临的关键瓶颈，并提出了相应的改进方向，对推动新一代智能纺织品和可穿戴电子设备的发展具有重要的指导意义。文章强调，MXene复合材料在灵活的压力传感器领域展现出巨大潜力，但要实现从实验室研究到实际可穿戴产品的转化，仍需在材料稳定性、结构可控性和制备成本等方面取得突破。