可穿戴電子設備因其固有的柔韌性與可拉伸性，在移動醫療、人機交互以及便攜式能源系統中得到日益廣泛的應用。近年來，二維材料MXene憑借其優異的導電性、力學柔韌性、親水性以及可調控的表面化學特性，成為柔性傳感器領域中具有變革性的關鍵材料。作為聚合物基功能復合材料的前沿分支，基于聚合物/MXene復合材料的柔性壓力傳感器（Polymer/MXene Composite-Based Flexible Pressure Sensors）（以下簡稱為“聚合物/MXene柔性壓力傳感器”）以柔性聚合物為基體、二維MXene納米片為功能導電填料，通過界面復合實現力學柔性與電學傳感性能的協同優化，已成為下一代柔性壓力傳感器的變革性構筑體系。

現有綜述多聚焦于通用MXene電子學或整體柔性壓力傳感器，未專門梳理聚合物/MXene復合材料的獨特優勢與局限。本文從傳感機理、基底材料、前沿應用三個維度系統總結該領域應用進展，明確核心技術瓶頸。

一、四大核心傳感機理

聚合物/MXene柔性壓力傳感器主要為壓阻、電容、壓電、摩擦電四種工作模式，壓阻式通過外力變形導電網絡，改變隧穿距離或接觸電阻實現傳感，MXene可作為填料、微結構模板或界面層發揮作用。

電容式通過外力改變電極間距、有效面積或介電常數實現傳感，MXene可作為電極、界面層或微結構模板，具有低功耗、穩定性好、適合高分辨率觸覺陣列的優勢。

壓電式依靠機械應力誘導極化產生電荷，可通過增強壓電相并利用MXene優化界面、應變放大微結構提升輸出、低噪聲前端與雜化技術實現靜動態傳感。

摩擦電式同樣基于機械應力誘導極化產生電荷，MXene可作為電極或界面層，能夠自供電且輸出信號強、適合事件驅動傳感、可同時實現傳感與能量收集，不過對濕度和表面污染敏感、難以定量測量靜態壓力、輸出阻抗高且信號調理復雜。

基于MXene的可調節壓力傳感器感應機制的示意圖，如圖1。

圖1 基于MXene的可調節壓力傳感器感應機制的示意圖：（a）壓阻式;（b）電容性;（c）壓電式;（d）摩擦電式。

四大核心傳感機理核心差異，如表1。

表1  利用MXenes對四種主要感測方式的比較

壓阻和電容式適合靜態測量，壓電和摩擦電式擅長動態響應；壓阻和摩擦電式靈敏度最高，電容和壓電式功耗優勢明顯。MXene通過提升隧穿概率、增強極化效應和優化電場分布，對四種機理均有協同增強作用。

二、五大關鍵基底材料

在基于聚合物/ MXene復合材料的柔性壓力傳感器體系中，基底材料是決定器件力學性能、柔性適配性與長期工作穩定性的核心組成部分。當前該領域研究中被廣泛驗證并采用的關鍵基底主要分為五大類別，分別為纖維素紙基底、紡織材料基底、泡沫基底、氣凝膠基底以及水凝膠基底。

纖維素紙基底具有天然的三維多孔網絡結構，原料來源廣泛、成本低廉且易于加工成型，其內部豐富的孔隙為導電網絡的構建提供了天然骨架，特別適合制備輕量化、可降解的柔性壓力傳感器件。

紡織材料基底具備優異的可編織性、透氣性與人體穿戴適配性，能夠很好地貼合人體復雜曲面并適應大幅度形變，是面向智能穿戴與人體生理監測領域的首選基底材料之一。

泡沫基底具有高孔隙率與高彈性的特點，在外力作用下能夠產生顯著的體積壓縮形變，從而誘導導電網絡發生較大變化，可有效提升傳感器的靈敏度與檢測范圍。

氣凝膠基底作為一種超輕多孔材料，具有極低的密度與優異的隔熱性能，其獨特的三維納米多孔結構能夠賦予傳感器超高的靈敏度與快速響應特性，適用于對重量與靈敏度要求極高的特殊應用場景。

水凝膠基底則具有與人體軟組織高度相似的力學性能與良好的生物相容性，能夠實現與人體皮膚的無縫貼合，是制備可植入式與可穿戴式生物醫學傳感器的理想基底材料。

三、前沿應用場景

隨著柔性電子技術的快速發展，聚合物/MXene柔性壓力傳感器在多個前沿領域展現出廣闊的應用前景。在健康監測領域，聚合物/MXene柔性壓力傳感器能夠貼附于人體皮膚表面，實時監測心率、血壓、呼吸頻率等生理信號，還可以用于檢測人體運動姿態和肌肉活動，為遠程醫療和個性化健康管理提供技術支持（如圖2）。

圖2 聚合物/MXene柔性壓力傳感器的應用

在電子皮膚領域，聚合物/MXene柔性壓力傳感器陣列能夠模擬人類皮膚的觸覺功能，感知壓力、溫度和紋理等信息，可應用于智能機器人、假肢和虛擬現實設備中，顯著提升人機交互體驗。在智能穿戴領域，聚合物/MXene柔性壓力傳感器可以集成到服裝、鞋子和手表等穿戴設備中，實現運動數據采集、手勢識別和人機交互等功能，為智能穿戴產品帶來更多創新應用。在工業監測領域，其能夠貼附于各種復雜形狀的工業設備表面，實時監測設備的應力、應變和振動情況，為設備的健康狀態評估和故障預警提供數據支持。

這些進展將解鎖個性化醫療數字孿生框架?具有類人觸覺感知的軟機器人以及沉浸式現實/虛擬現實界面等新興應用?

結論

本文綜述了聚合物/MXene柔性壓力傳感器的核心傳感機理、關鍵基底材料和前沿應用場景。聚合物/MXene 復合材料憑借基體填料的界面協同效應，通過調控復合材料的微觀結構與宏觀構型，突破了傳統柔性傳感材料的性能瓶頸，為可穿戴電子領域提供了核心材料支撐。當前該類復合材料的產業化進程仍受限于MXene與聚合物基體的界面穩定性、復合材料規?；苽涞囊恢滦缘群诵膯栴}，這也是復合材料行業在功能復合材料方向亟待攻克的共性技術難題。未來，復合材料行業需聚焦于聚合物/MXene復合材料的界面工程、綠色規?；苽涔に嚺c多功能集成設計，推動該類功能復合材料從實驗室原型向工業化產品轉化，最終實現其在個性化醫療、智能裝備等領域的大規模應用，助力復合材料產業向高端化、功能化、智能化方向升級。

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