Mechanical Robustness Enhanced Flexible Antennas Using Ti3C2 MXene and Nanocellulose Composites for Noninvasive Glucose Sensing

纳米纤维素 材料科学 复合材料 稳健性(进化) 电磁干扰 纳米材料 天线(收音机) 纤维素 光电子学 纳米技术 计算机科学 化学 电信 生物化学 基因 有机化学
作者
Lin Fan,Yue Jiang,Ruihua Deng,Hua Zhu,Xiangyu Dai,Hao Liang,Ning Li,Zhengfang Qian
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:9 (4): 1866-1876 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acssensors.3c02474
摘要

Electromagnetic sensors with flexible antennas as sensing elements have attracted increasing attention in noninvasive continuous glucose monitoring for diabetic patients. The significant radiation performance loss of flexible antennas during mechanical deformation impairs the reliability of glucose monitoring. Here, we present flexible ultrawideband monopole antennas composed of Ti3C2 MXene and cellulose nanofibril (CNF) composite films for continuous glucose monitoring. The flexible MXene/CNF antenna with 20% CNF content can obtain a gain of up to 3.33 dBi and a radiation efficiency of up to 65.40% at a frequency range from 2.3 to 6.0 GHz. Compared with the pure MXene antenna, this antenna offers a comparable radiation performance and a lower performance loss in mechanical bending deformation. Moreover, the MXene/CNF antenna shows a stable response to fetal bovine serum/glucose, with a correlation of >0.9 at the reference glucose levels, and responds sensitively to the variations in blood glucose levels during human trials. The proposed strategy enhancing the mechanical robustness of MXene-based flexible antennas makes metallic two-dimensional nanomaterials more promising in wearable electromagnetic sensors.
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