近日，材料科学与工程学院彭必友教授团队在材料科学与工程领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2）发表题为“Aerosol jet printing of polyelectrolyte-modified MXene ink for a multifunctional humidity and temperature flexible sensor”的研究论文。彭必友教授与四川大学周泽航副研究员担任本论文的共同通讯作者，西华大学材料科学与工程学院青年教师黄冰雪博士及2023级硕士研究生吴戍为该论文的共同一作，西华大学为第一完成单位，四川大学为第二完成单位。该项研究得到了北京化工大学有机-无机复合材料国家重点实验室开放基金、广西碳酸钙资源综合利用重点实验室开放项目的资助。
在这项研究中，科研团队提出了一种基于聚电解质辅助气溶胶喷射打印（AJP）技术，成功制备出可用于实时监测温度和湿度的MXene基柔性可穿戴传感器。该技术通过聚电解质海藻酸钠（SA）修饰的MXene油墨与壳聚糖（CS）基底间的静电相互作用，构建了高密度、高稳定性的MXene纳米片导电网络，实现了纳米片缺陷的最小化封装。研究表明，嵌入的SA分子不仅显著优化了AJP打印工艺质量，更通过调控MXene层间间距及表面官能团状态，同步提升了MXene/SA复合结构对温度和湿度的传感灵敏度。
最终制备的MXene/SA@CS柔性传感器展现出卓越的综合性能：其温度灵敏度系数（TCR）达1.08% ℃⁻¹，较传统MXene墨水基传感器提升103%；在人体呼气检测中实现357%的电阻响应幅值，伴随0.30秒极速响应时间和2.00秒恢复时间。尤为重要的是，基于CS基底的MXene/SA复合结构不仅表现出优异的生物相容性，更通过原位抗菌特性为可穿戴健康监测设备构筑了生物安全屏障。作为技术验证，研究团队开发了非接触式湿度调控系统，成功实现LCD显示器的智能调制，充分展现了该传感器在人机交互领域的革新应用潜力。这项工作开创性地融合了气溶胶喷射打印技术与界面工程策略，为构建高性能、长寿命的柔性MXene基传感器提供了全新范式，对先进可穿戴电子设备的研发具有重要指导价值。
作者简介：
黄冰雪，博士，讲师，工学博士。主要从事利用直写成型和光固化技术快速高效地制备具有不同三维立体结构的凝胶材料，实现对材料三维结构的设计与成型。此外利用后处理方法对凝胶的物理化学性能进行有效调控，最终制备多种具备不同功能的凝胶材料。以第一作者在CompositesPart、Carbohydrates Polymers、Journal of Materials Chemistry B,ACS Sustainable Chem. Eng.等杂志上发表8篇，SCI他引多次，授权中国国家发明专利1项。
吴戍，西华大学材料科学与工程学院2023级硕士研究生，以导师第一、学生第二发明人授权中国发明专利1项，获得全国三维数字化创新设计大赛全国二等奖，“建行杯”四川省国际大学生创新大赛（2024）省级银奖。
团队介绍：
彭必友教授团队秉持传承创新相融通、教学科研双驱动、立德树人共推进的发展理念，构建了教育教学创新与科学研究协同并进的发展模式，成功培育出具有教科研深度融合特质的高水平创新团队。近年来，该团队聚焦高性能多功能3D打印材料开发及智能定制化3D打印装备研制等前沿方向，系统部署了基础研究-技术攻关-工程应用的全链条创新布局。通过承担国家自然科学基金、四川省科技重大专项、重点研发计划、全国重点实验室开放课题、成都市科技计划项目以及东方电气集团产学研合作等10余项纵向、横向课题，团队已形成基础理论突破-关键技术攻关-成果转化应用的良性创新生态，特别是在多材料增材制造工艺、跨尺度结构功能一体化设计等领域取得系列原创性成果，为推动我国先进制造领域的技术革新与人才培养提供重要支撑。
