纳米纤维|用于多功能透气生物电子学的 β 相富激光诱导分层交互 MXene 增强碳纳米纤维( 六 ) 氟化氢|机械

3结论
我们成功地引入了一种低成本碳聚合物(PDFE)前驱体和碳化方法(LIC) ，用于制备高产分层CNF 。我们发现PCD PDFE的MXene促进的增强的β相在LIC期间sp2杂化碳的形成中具有重要作用。 D-MPNFs的β相组合逐渐被破坏，随后通过快速局部激光加热转变为石墨结构。集成的MXene有助于纤维增强和传热，降低碳化温度并沿纤维形成微结构。 LIC技术有效地将传统的碳化和活化处理结合到一个单一的过程中。由此产生的LIHCNF表现出高导电性、高机械稳定性、纤维完整性、一致的微观结构和高产碳含量。使用LIHCNFs ，我们成功地制备了用于连续长期生物电势监测的电生理电子纹身。在薄层电阻、接触阻抗和信号质量方面， LIHCNFs-tattoos优于文献中的其他干电极，其性能与凝胶电极相同甚至更好。电子纹身对低强度肌电信号的识别特别有趣，因为它适用于开发先进的可穿戴HMI来控制智能HE 。这项研究提供了一种有前途的替代方法来生产柔软的、分层交互的和导电的CNF ，以满足微器件对智能皮肤生物电子和能量存储应用的要求。
4实验部分
材料
Ti3AlC2（MAX相）（≥38 μm）购自Carbon-Ukraine Ltd.氟化锂(LiF)（>99.99%痕量金属基础）和盐酸(HCl) (36.5–38.0%)、聚（偏二氟乙烯）（PDFE)（平均Mw ≈ 534 000）、NN-二甲基甲酰胺(DMF)（无水， 99.8%）、丙酮（ACS试剂， ≥99.5%）、氢氧化钠(NaOH)颗粒（结晶）、四丁基溴化铵(TBAB)（ACS试剂， ≥98.0%）、聚二甲基硅氧烷（PDMS ， Sylgard184）和固化剂如乙醇和纯（CH3CH2OH）（200proof ，无水， ≥99.5%）购自Sigma-Aldrich（韩国）。 3M微孔双面透明胶带购自美国3M公司。 MyoWare肌肉传感器#2732购自DEVICEMART（韩国）。
MXene (Ti3C2TX)纳米片的合成
MXene-Ti3C2TX粉末由原始MAX相(Ti3AlC2)根据优化的最低强度分层(MILD)工艺合成。 MXene纳米片的示意图和物理表征的合成程序在注释S1-S3 ，支持信息中进行了简要描述。首先，将(LiF 0.4 g)缓慢加入6 mL HCl (9 M)并连续搅拌7分钟。将0.3 g Ti3AlC2粉末加入上述蚀刻溶液中，并在室温下反应24小时。酸混合物用去离子水通过离心（每6分钟循环3500转）冲洗5到6个循环，直到达到5到6的pH值。收集稳定的MXene浆料并在真空炉中在65°C下干燥24小时。
LIHCNFs的制备
PNF和MPNF垫是通过静电纺丝PDFE (17 wt%)和PDFE (17 wt%)和MXene (5、10、15和20 wt%)在丙酮和DMF (3:2)中的混合溶液制备的#22喷嘴。在低于30%相对湿度的环境温度下，以2.0 mL h-1的进料速度、17 kV的工作电压和15 cm的喷嘴和收集器之间的距离进行静电纺丝程序。所得真空干燥的PNF和MPNF在4 M NaOH和12.5 mM TBAB混合溶液中在70°C下化学脱氟化氢(PCD) 1小时，以产生D-PNF和D-MPNF 。为D-MPNF垫的LIC工艺部署了CO2激光器（10.6 μm）激光系统。诱导速度设置为最大值的20% ， LP优化为最大值的0.1%到1.5% 。
基于LIHCNF的透气电子纹身的制作
基于LIHCNF的透气电子纹身的制造过程包括五个主要步骤：i)使用激光切割制备基于气孔的PDMS薄膜（每个2毫米孔直径）；ii)将双面透气BMT（5 cm × 5 cm）小心地连接到气孔PDMS的顶部；iii)然后将50 μm厚的D-MPNF垫放置在BMT的顶部；iv)在环境条件下，应用直接激光诱导和切割命令来图案化所需的传感器；v)将薄膜浸泡在乙醇中，使用镊子手动剥离D-MPNF的未暴露部分。
表征
通过FESEM（Quanta 250 FEG场发射环境SEM）， TEM（JEM-2100F），能量色散光谱（EDS）（JEOL）表征LIC前后纳米纤维的表面结构，元素映射，结晶度和分子骨架JSM-6700F显微镜）和拉曼光谱（LabRam ARAMIS IR2 ，使用514 nm激发激光器）。 LIHCNF薄膜的薄层电阻使用Rchek 4点测量仪（型号#RC2175）测量。使用电化学工作站（CHI 660E ， CHI Instruments Inc. ， USA）采用三电极法分析电极-皮肤阻抗谱。机械测量由LCR计（Hioki ， IM 3536）进行。心电图、肌电图和脑电图信号由BIOPAC系统记录。
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