Engineering 3D‐Architected Gyroid MXene Scaffolds for Ultrasensitive Micromechanical Sensing

材料科学 小旋翼机 压阻效应 热导率 涂层 多孔性 脚手架 纳米技术 复合材料 抗压强度 MXenes公司 聚合物 生物医学工程 共聚物 医学
作者
Jing Fu,Somayya E. Taher,Rashid K. Abu Al‐Rub,Tiejun Zhang,Vincent Chan,Kin Liao
出处
期刊:Advanced Engineering Materials [Wiley]
卷期号:24 (7) 被引量:16
标识
DOI:10.1002/adem.202101388
摘要

A novel piezoresistive sensor based on ultralight 3D MXene scaffold (3DMS) is developed by a facile and architecturally versatile method using additively manufactured, polymer‐based gyroidal triply periodic minimal surface (TPMS) as the initial sacrificial scaffold. A neat MXene scaffold with the gyroidal TPMS structure is prepared by dip coating MXene sheets onto 3D‐printed polymeric Gyroid lattices, followed by thermal treatment. 3DMS exhibits a high compressive strength of 27.18 kPa and a thermal conductivity of 0.3454 W m −1 K −1 . The thermal conductivity of the MXene layer in the 3D structure can reach up to 23.88 Wm −1 K −1 , which demonstrates that 3DMS has high versatility for all‐in‐one applications, such as thermal insulation, sensors, and energy storage. The 3DMS developed herein combines the high electrical conductivity of MXene (Ti 3 C 2 T x ), intricacy of the gyroidal structure, as well as high porosity, offering a promising platform for high‐performance sensors. In addition, the piezoresistive sensor shows extremely high sensitivity (134.48 kPa −1 ), good response time (477 ms) and recovery time (402 ms), and improvable durability, validating its potentials for measuring pressure distribution in various engineering devices.

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