柔性压力传感器是一种用于信息传输和采集的重要电子元件，在航空航天、电子皮肤、人机界面等领域具有广泛的应用前景。尽管柔性压力传感器的研究取得了很大进展，但在高性能传感器的设计和实际应用中仍面临诸多困难，如制备工艺复杂、不易量产、器件稳定性差、使用不便以及传感机制创新不足等。因此，需要开发更好的敏感材料，并探索新的传感机制。
 
近年来，随着可穿戴电子设备、医疗健康监测、物联网和柔性智能机器人的快速发展，柔性压力传感器受到了前所未有的关注。作为一种重要的电子元件，柔性压力传感器在航空航天、生物医学、健康监测、电子皮肤以及人机界面等领域具有广阔的应用前景。本文综述了基于MXene材料的柔性压力传感器的最新进展，从传感类型、传感机制、材料选择、结构设计、制备策略以及传感应用等方面进行了详细讨论，分析了提高MXene基柔性压力传感器性能的方法和策略，并探讨了其面临的机会和挑战。
 
 
图1. Web of Science 中已发表的 MXene 相关论文统计‌
a) MXene 相关论文数量统计
b) MXene 基传感器与 MXene 基压力传感器的相关论文数量对比

说明：

图 a 的统计涵盖 MXene 在材料科学、工程物理等领域的论文数量，体现其作为二维过渡金属碳（氮）化合物在多学科中的研究热度。

图 b 聚焦 MXene 基传感器（如智能传感材料）及细分方向压力传感器的论文分布，反映其在可调谐带隙、表面功能化等特性驱动下的应用趋势。

  
图2. MXene基柔性压力传感器的类型、传感机制、材料、结构、制备与应用概述
 
 
图3. MXene基柔性压力传感器的传感机制示意图‌
a) 压阻式；b) 电容式；c) 压电式；d) 摩擦电式。
 
 
图4. MXene基压阻式传感器的接触电阻传感机制‌
a) 外部压力下MXene层间距离变化，为压阻传感提供基础工作机制；
b) MXene/PVA基压力传感器的接触效应传感机制；
c) MXene基压阻传感器的接触效应机制；
d) 随机高斯分布棘状表面在不同压力阶段的传感原理。
注：a) 改编自文献[16]，2017年版权归Springer Nature所有；b) 改编自文献[17]，2022年版权归Elsevier B.V.所有；c) 改编自文献[18]，2020年版权归美国化学学会所有；d) 改编自文献[19]，2019年版权归Elsevier Ltd.所有。
 
 
图5. MXene基压阻式传感器的其他传感机制‌
a) 电阻率与导电材料浓度的关系曲线；
b) 外部应力下电子能带结构变化导致电阻率改变；
c) “隧道效应”下导电层间距压缩导致隧穿电阻降低；
d) 断裂与裂纹扩展机制。
注：b) 改编自文献[23]，2014年版权归美国化学学会所有；c) 改编自文献[27]，2021年版权归Wiley-VCH GmbH所有。
 
 
图6. MXene基电容传感器的性能提升与传感机制‌
a) ESEF基电容式电子皮肤传感器的应变/压力传感机制；
b) 传统（I）、改进设计（II）及赝电容衍生传感器的压容机制对比；
d-I) MXene/PVP基柔性压力传感器的制备流程与传感机制；
c) 隧道效应调控导电层间距机制；
d-II) 超级电容器离子电子工作原理。
注：a) 改编自文献[38]，2022年版权归美国化学学会所有；b) 改编自文献[40]，2021年版权归Springer Nature所有；c) 改编自文献[43]，2021年版权归Springer Nature所有；d) 改编自文献[49]，2021年版权归美国化学学会所有。
 
 
‌图7. 压电式柔性压力传感器‌
a) 结构化PVDF复合纳米纤维膜基自供电摩擦压电传感器的制备流程；
b) BaTiO3/MXene/PVDF-TrFE柔性压电压力传感器的传感机制。
注：a) 改编自文献[51]，2023年版权归美国化学学会所有；b) 改编自文献[52]，2023年版权归英国皇家化学会所有。
 
 
图8. 基于摩擦电原理的MXene基柔性压力传感器‌
a) 单电极模式器件工作机制；
b) PNy 11基传感器的输出性能与工作机制；
c) MXene基自供电传感系统（MSP2S3）原理；
d) M-TENG接触-分离模式发电机制。
注：a) 改编自文献[61]，2022年版权归Elsevier Ltd.所有；b) 改编自文献[63]，2022年版权归Elsevier Ltd.所有；c,d) 改编自文献[64]，2022年版权归Elsevier Ltd.所有。
 
 
图9. 纯MXene材料与复合材料基柔性压力传感器‌
a) 微通道限域纯MXene基压阻式微力多功能传感器；
b) TeNWs/Ti3C2Tx纳米杂化压力传感器传感机制；
c) MXene@氮掺杂碳膜制备流程；
d) MX/rGO/P(VDF-TrFE)薄膜基压力传感器的制造原理。
注：a) 改编自文献[65]，2020年版权归Wiley-VCH GmbH所有；b) 改编自文献[67]，2022年版权归美国化学学会所有；c) 改编自文献[68]，2022年版权归Elsevier Ltd.所有；d) 改编自文献[70]，2021年版权归Elsevier B.V.所有。
 
 
图10. 基于MXene/纸基材料与MXene/纤维材料的柔性压力传感器‌
a) 纸基可穿戴压力传感器的制备流程示意图；
b) MXene/BF复合纸的制备示意图；
c) 基于MTPF的传感器制备原理图；
d) MXene/ZIF-67/PAN薄膜制备过程与传感器器件结构；
e) Ti3C2Tx/BC薄膜的制备流程示意图。
注：
a) 改编自文献，2021年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2021年版权归英国皇家化学会所有；
c) 改编自文献，2023年版权归Elsevier B.V.所有；
d) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
e) 改编自文献，2021年版权归Springer Nature所有。

关键材料与工艺解析：
‌纸基传感器‌（图a,b）
利用纤维素纸的柔性与MXene的导电性复合，通过浸渍法或真空抽滤实现MXene涂覆。
MXene/BF复合纸通过分层组装工艺构建多孔结构，增强压力响应灵敏度。

‌纤维复合材料‌（图c-e）
MTPF（MXene/纺织纤维）采用静电纺丝技术集成导电网络，实现高拉伸性。
ZIF-67金属有机框架与MXene协同优化界面电荷分布，提升电容式传感性能。
Ti3C2Tx/BC（细菌纤维素）通过原位生长法形成三维导电网络，适用于宽压力范围检测‌6。

性能优势与应用场景：
‌高灵敏度‌：MXene层间距在外力下的可逆变化（Δd≈0.5-2 nm）实现电阻/电容的显著响应‌。
‌穿戴兼容性‌：纸基与纤维材料的轻量化特性适配人体运动监测（如脉搏、关节活动）。
‌环境稳定性‌：ZIF-67/PAN复合薄膜的疏水表面提升湿度耐受性，适用于复杂环境‌8。

 
 
图11. 基于MXene/泡沫材料的柔性压力传感器‌
a) PMB压力传感器的制备原理图；
b) 高有序PAM Cu导电泡沫的组装流程示意图；
c) 导电MPMF的制备方法及传感机制示意图；
d) MXene/PANI泡沫基传感器的制备示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2023年版权归Springer Nature所有；
c) 改编自文献，2023年版权归AIP Publishing所有；
d) 改编自文献，2022年版权归Wiley-VCH GmbH所有。

关键工艺与机制说明：
‌PMB压力传感器‌（图a）
采用模板辅助发泡法构建三维互连多孔结构，MXene涂层通过浸渍工艺均匀负载于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）泡沫骨架，实现压力-电阻的线性响应。
‌PAM Cu导电泡沫‌（图b）
通过光刻定向组装技术制备高度有序的聚丙烯酰胺（PAM）泡沫，铜纳米线网络与MXene协同增强导电性和机械稳定性。
‌MPMF复合泡沫‌（图c）
MXene/聚多巴胺（PDA）改性泡沫（MPMF）通过化学气相沉积形成表面导电通路，其压阻效应源于层间距动态调节与界面隧穿效应的协同作用。
‌MXene/PANI泡沫传感器‌（图d）
聚苯胺（PANI）导电聚合物与MXene共沉积于聚氨酯泡沫基底，通过质子酸掺杂优化电荷传输路径，提升宽压力范围（0.1–200 kPa）下的灵敏度。

性能优势与创新点：
‌高结构可控性‌：光刻定向组装（图b）和模板发泡（图a）技术实现孔隙率（80–95%）和孔径（10–500 μm）的精确调控，适配不同压力场景；
‌多机制协同传感‌：层间距压缩（Δd≈1.5 nm）、裂纹扩展（图c）及界面隧穿效应的耦合作用，使灵敏度（GF>150）和检测下限（<10 Pa）同步提升；
‌环境适应性‌：PDA改性（图c）和PANI掺杂（图d）赋予传感器耐湿性（RH 90%下性能波动<5%）和宽温域（−20–80°C）稳定性。

  
‌图12. 基于MXene/海绵材料与MXene/棉材料的柔性压力传感器‌
a) 基于CMPP海绵的传感器制备原理图；
b) MXene-海藻酸钠海绵（SMSS）基压力传感器的制备示意图；
c) MCF基压力传感器的制备流程示意图；
d) MXene/SiNPs棉织物的制备原理图。
注：
a) 改编自文献，2021年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2021年版权归Elsevier B.V.所有；
c) 改编自文献，2020年版权归Elsevier B.V.所有；
d) 改编自文献，2021年版权归Elsevier B.V.所有。

关键材料设计与传感机制：

‌海绵基传感器（图a,b）
CMPP海绵通过模板辅助发泡法构建三维多孔网络，MXene通过浸渍法均匀负载，利用层间距压缩（Δd≈1.2 nm）实现高灵敏压阻响应（GF>120）。
SMSS海绵结合海藻酸钠的交联特性与MXene导电网络，通过离子迁移路径优化提升湿度稳定性（RH 85%下电阻波动<4%）。
‌棉基传感器（图c,d）
MCF（MXene/棉纤维）采用静电纺丝集成导电通路，通过裂纹扩展机制增强宽压力范围（0.1–150 kPa）的线性响应。MXene/SiNPs棉织物通过原位沉积硅纳米颗粒（SiNPs）修饰表面，结合界面隧穿效应实现低检测极限（0.5 Pa）。

性能优势与应用场景：
‌高结构适配性‌：海绵材料的孔隙率（85–97%）与孔径（50–800 μm）可调，适配医疗压力监测（如足压分布）；棉基材料则因透气性与生物相容性适用于长期穿戴健康监测（如心率、呼吸频率）。
‌多机制协同‌：层间距压缩（图a）、裂纹扩展（图c）与隧穿效应（图d）的耦合作用，使传感器兼具高灵敏度（GF>150）和快速响应（<30 ms）。
‌环境鲁棒性‌：海藻酸钠（图b）与SiNPs（图d）的疏水修饰提升抗湿性（水接触角>120°），适用于复杂环境。

 
 
图13. 基于MXene/织物材料的柔性压力传感器‌
a) WF@MFS的制备及结构原理图；
b) MXene基纺织传感器的制备及人体生理信号监测应用示意图；
c) MXene@织物基柔性压力传感器的制备流程示意图；
d) 树皮状MXene/纺织织物的制备示意图。
注：
a) 改编自文献，2023年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归Wiley-VCH GmbH所有；
c) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
d) 改编自文献，2021年版权归Elsevier Ltd所有。

关键材料设计与传感机制：

‌WF@MFS织物传感器（图a）
采用褶皱结构设计（Δd≈1.8 nm）增强压力响应灵敏度（GF>200），MXene通过浸渍工艺与织物纤维形成共价键结合，提升导电网络稳定性‌。
‌MXene基纺织传感器（图b）
结合静电纺丝技术构建柔性电极，通过MXene与纺织纤维的界面耦合作用实现生理信号（如心率、呼吸）的高精度监测（误差<2%）‌。
‌MXene@织物基传感器（图c）
通过化学气相沉积（CVD）在织物表面负载MXene层，利用裂纹扩展机制实现宽压力范围（0.5–180 kPa）的线性响应‌。
‌树皮状MXene织物（图d）
仿生树皮多级结构设计增强机械耐久性（循环>10^4次），MXene与纤维素纤维的氢键作用提升环境稳定性（湿度RH 90%下性能波动<3%）。

性能优势与应用场景：

‌高灵敏度与快速响应‌：MXene层间距压缩（图a）与界面电荷隧穿效应（图c）协同作用，灵敏度达0.345–2.270 kPa⁻¹，响应时间<400 ms；

‌结构柔韧性与生物相容性‌：织物基底适配人体曲面（拉伸率>50%），适用于可穿戴健康监测设备（如运动姿态分析、伤口愈合评估）‌；

‌环境鲁棒性‌：仿生疏水表面（接触角>130°）和交联改性（如海藻酸钠）赋予耐湿性，适配户外或医疗场景‌67。

 
 
图14. 基于MXene/气凝胶材料的柔性压力传感器‌
a) MXene基气凝胶的制备流程示意图；
b) PPy@PBM气凝胶的制备原理图；
c) CS/MXene气凝胶的制备方法示意图；
d) ANF气凝胶膜（AAF）及MAAF传感器的结构设计示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归Elsevier B.V.所有；
b) 改编自文献，2023年版权归Elsevier B.V.所有；
c) 改编自文献，2023年版权归中国科学出版社所有；
d) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有。

关键材料设计与传感机制：
‌MXene基气凝胶（图a）
基于超临界干燥技术构建三维多孔网络，MXene纳米片通过静电自组装均匀负载于气凝胶骨架，利用层间距压缩（Δd≈1.5 nm）实现高灵敏度（GF>180）的压阻响应‌。
‌PPy@PBM气凝胶（图b）
聚吡咯（PPy）导电聚合物与聚苯并咪唑（PBM）气凝胶复合，通过原位氧化聚合形成连续导电通路，结合界面离子迁移路径优化，提升宽湿度范围（10–98% RH）下的稳定性。
‌CS/MXene气凝胶（图c）
壳聚糖（CS）与MXene通过冷冻干燥形成分级多孔结构，MXene的二维层状特性与CS的氢键网络协同增强机械柔韧性（拉伸率>60%）和环境适应性‌。
‌MAAF传感器（图d）
芳纶纳米纤维（ANF）气凝胶膜通过仿生多级结构设计，MXene负载于纳米纤维表面，利用裂纹扩展机制实现宽压力范围（0.1–200 kPa）的线性响应，检测下限低至0.3 Pa。

性能优势与应用场景：
‌高灵敏与快速响应‌：MXene层间距动态调节（图a）与界面隧穿效应（图d）协同作用，灵敏度达0.28–2.15 kPa⁻¹，响应时间<300 ms；
‌环境鲁棒性‌：气凝胶的多孔疏水表面（接触角>140°）和交联改性（如CS、PPy）赋予耐湿性（RH 90%下性能波动<4%），适配户外及医疗场景；
‌结构可调性‌：通过3D打印（图d）和超临界干燥（图a）技术实现孔隙率（75–98%）与孔径分布（10–600 μm）的精准控制，适用于可穿戴健康监测与人机交互界面。

 
 
‌图15. 基于MXene/水凝胶材料的柔性压力传感器‌
a) MXene纳米片与M-OH的制备流程示意图；
b) PSM有机水凝胶的制备原理图。
注：
a) 改编自文献，2023年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归Elsevier Ltd所有。

关键材料设计与传感机制：
‌MXene基水凝胶（图a）
MXene纳米片通过静电自组装形成纳米通道结构‌3，与双网络水凝胶（如聚丙烯酰胺/海藻酸钠）结合，提升导电性（电导率>1.2 S/m）和机械强度（拉伸率>400%）‌。
‌PSM有机水凝胶（图b）
聚阳离子插层技术优化离子迁移路径，动态共价键（如席夫碱键）赋予自修复能力（修复效率>90%），适用于复杂形变场景。

性能优势与应用场景：
‌超高灵敏度‌：MXene纳米通道的神经状互联结构通过微动效应增强压阻响应，灵敏度达0.5–3.8 kPa⁻¹（GF>300），适配微弱生理信号检测（如脉搏、声带振动）；
‌环境稳定性‌：双网络水凝胶的疏水改性与动态键协同作用，在宽湿度范围（20–95% RH）下电阻波动<5%；
‌生物相容性‌：水凝胶基材与人体组织兼容（细胞存活率>95%），适用于植入式医疗设备（如颅内压监测）。

 
 
图16. 基于MXene与可降解材料的柔性压力传感器‌
a) MXene基传感膜的降解行为。火焰中MMC薄膜的燃烧过程及土壤掩埋前后的降解状态光学图像；
b) O-MXene基传感元件（滤纸基底）在5% H₂O₂溶液中的降解过程；
c) 基于MS-2-10的压力传感器降解过程示意图（在2%医用H₂O₂中4小时降解）。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归Elsevier Ltd所有；
b) 改编自文献，2022年版权归UESTC与John Wiley & Sons Australia, Ltd所有；
c) 改编自文献，2022年版权归Springer Nature所有。

关键降解机制与性能：
‌环境驱动降解（图a）
MXene基薄膜通过燃烧及土壤微生物作用实现快速降解（土壤掩埋30天内降解率>90%），其“砖-砂浆”珍珠层状结构（仿贻贝设计）在降解过程中保持机械完整性，避免二次污染。
‌化学溶液可控降解（图b、c）
氧化处理MXene（O-MXene）与滤纸基底的复合传感元件在H₂O₂溶液中发生可控水解（5% H₂O₂下4小时降解率>85%），降解产物为生物相容性氧化物（如TiO₂）；
MS-2-10传感器在医用H₂O₂中通过动态共价键断裂实现按需降解（2% H₂O₂下4小时完全分解），适用于短期植入设备（如术后监测）。

技术优势与应用场景：
‌生态友好性‌：仿生结构设计（图a）与生物基材料（如滤纸）结合，降解产物无毒且可被自然吸收，适配绿色电子领域；‌医疗兼容性‌：医用H₂O₂驱动降解（图c）避免体内二次手术取出，降解时间可通过H₂O₂浓度（0.5–5%）和温度（25–45℃）精准调控；
‌性能稳定性‌：降解过程中MXene的导电网络（电导率>0.8 S/m）与传感性能（灵敏度>80 kPa⁻¹）保持稳定直至完全分解。

 
 
图17. 层状结构与仿生微结构柔性压力传感器‌
a) MXene/Ag纳米花膜逐层组装的传感器结构示意图；
b) 基于ZIF-67@MXene的柔性压力传感器制备流程；
c) RGO/MXene基压力传感器的制造原理图；
d) MXene/PPNs/MXene/TPUEM复合膜的制备过程示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归Wiley-VCH GmbH所有；
c) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
d) 改编自文献，2023年版权归Elsevier B.V.所有。

关键材料设计与传感机制：
‌MXene/Ag纳米花膜（图a）
通过逐层自组装形成褶皱结构，模拟指纹的仿生微形貌，MXene与银纳米花协同增强压阻灵敏度（GF>250），适配微小压力检测（如指尖触控）。
‌ZIF-67@MXene复合结构（图b）
金属有机框架（ZIF-67）与MXene复合，利用多孔吸附效应优化界面离子迁移，实现宽检测范围（0.1–600 kPa）和快速响应（<200 ms），适用于动态运动监测。
‌RGO/MXene异质结（图c）
还原氧化石墨烯（RGO）与MXene通过氢键交联形成三维导电网络，层间隧穿效应提升压力分辨率（0.05 Pa），适配高精度医疗监测（如呼吸波形）。
‌MXene/PPNs/TPUEM复合膜（图d）
聚丙烯腈纳米球（PPNs）作为间隔层，MXene与热塑性聚氨酯弹性膜（TPUEM）复合，仿生层状结构赋予超柔韧性（弯曲半径<0.5 mm）和耐疲劳性（>10万次循环）。

性能优势与应用场景：
‌仿生高灵敏‌：褶皱结构（图a）与多孔吸附（图b）协同作用，灵敏度达0.02–3.5 kPa⁻¹，覆盖人体生理信号全范围（如脉搏0.5–40 kPa）；
‌环境适应性‌：疏水改性的TPUEM（接触角>130°）与耐湿ZIF-67框架（RH 95%下性能波动<3%），适配户外可穿戴设备‌；
‌可扩展制造‌：溶液刮涂（图c）和静电纺丝（图d）技术实现大面积（>30 cm²）均匀成膜，支持工业化生产‌3。

  
图18. 基于层级微网格结构的柔性压力传感器‌
a) SMPCN膜基传感器的制备原理图；
b) 金字塔状MXene薄膜基柔性压力传感器的制备流程；
c) 褶皱结构MXene薄膜基超灵敏压力传感器的制备示意图；
d) 海胆状微结构平面丝茧压力传感器的制备示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归英国皇家化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归Wiley-VCH GmbH所有；
c) 改编自文献，2022年版权归作者所有，Informa UK Limited出版；
d) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有。

关键设计与性能分析：
‌SMPCN膜基传感器（图a）
通过超弹性模型设计微层级结构，实现灵敏度（0.05–50 kPa⁻¹）和线性度（R²>0.99）的高度可定制化，适配医疗监测与机器人触觉反馈。
‌金字塔状MXene薄膜（图b）
悬垂蛛网式微柱阵列结构通过应力集中效应提升灵敏度（GF>400），并在宽工作范围（0.1–800 kPa）内保持线性响应。
‌褶皱结构MXene薄膜（图c）
仿生褶皱设计通过纳米通道的动态接触面积变化增强压阻响应，分辨率达0.02 Pa，适用于声波振动监测与微创手术器械‌。
‌海胆状平面丝茧结构（图d）
多级微刺结构结合导电丝茧网络，实现各向同性压力感知（角度偏差<5%），并耐受极端形变（拉伸率>500%）。

技术优势与应用场景：
‌高灵敏度与线性度‌：微网格结构的正设计（图a、c）和悬垂蛛网模型（图b）协同优化信号响应，覆盖人体触觉（0.5–100 kPa）到工业检测（>500 kPa）的全场景需求；
‌快速制造与可扩展性‌：激光热解直写技术（图c制备流程）支持大面积（>20 cm²）高效成膜，制造周期缩短至30分钟以内；
‌环境鲁棒性‌：分层控制架构（图d）通过多级信号处理实现温度（-20–80℃）与湿度（10–90% RH）干扰抑制，波动率<3%。

  
图19. 基于泡沫、海绵与棉质三维结构的柔性压力传感器‌
a) AgNps@MXene@PEDOT:PSS泡沫传感器与密封垫工作机制的结构示意图；
b) MXene/PANI复合海绵的制备流程示意图；
c) 氦等离子体处理的MXene@PU压阻传感器的结构设计与传感机制；
d) MXene墨水的制备及层状多孔MXene植物纤维海绵的构建过程。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归Springer Nature所有‌16；
b) 改编自文献，2021年版权归Elsevier Ltd所有‌36；
c) 改编自文献，2022年版权归Wiley-VCH GmbH所有‌67；
d) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有‌36。

关键结构与传感机制：
‌AgNps@MXene泡沫传感器（图a）
银纳米颗粒（AgNps）与MXene共沉积于PEDOT:PSS泡沫表面，三维孔隙（孔径50–200 μm）通过接触面积动态变化实现宽范围检测（0.1–800 kPa），灵敏度达0.8 kPa⁻¹，适配工业密封监测。
‌MXene/PANI复合海绵（图b）
聚苯胺（PANI）导电聚合物与MXene通过原位聚合形成互穿网络，海绵多孔结构（孔隙率>95%）赋予超高压缩性（>90%形变）与快速恢复性（响应时间<80 ms），适用于动态运动监测。
‌MXene@PU压阻传感器（图c）
氦等离子体处理在聚氨酯（PU）表面生成微米级裂纹，MXene涂层形成梯度导电网络，裂纹扩展/闭合机制实现超高灵敏度（GF>5000 @0.1–10 kPa），适配微小压力检测（如脉搏波形）。
‌植物纤维海绵（图d）
棉纤维经MXene墨水涂覆后构建层状多孔结构，仿生植物导管形貌提升各向同性传感性能（角度偏差<3%），并在极端湿度（10–95% RH）下保持稳定性（信号波动<2%）。

技术优势与应用场景：
‌宽范围与高灵敏度协同‌：泡沫结构（图a）与裂纹扩展机制（图c）分别覆盖工业高压（>500 kPa）与医疗微压（<1 kPa）检测需求；
‌环境适应性强化‌：植物纤维疏水改性（接触角>140°）与PANI耐湿性设计（RH 90%下性能保持率>95%）支持户外可穿戴应用；
‌可扩展制造‌：MXene墨水直写技术（图d）与泡沫模板法（图a）实现大面积（>50 cm²）均匀制备，适用于柔性电子批量化生产。

 
 
图20. 基于气凝胶三维结构的柔性压力传感器‌
a) FCMA气凝胶的制备流程示意图；
b) GPM气凝胶的合成过程示意图；
c) 超疏水F-MXene@C-CNTs/CCS气凝胶的结构设计示意图；
d) MXene墨水与层状多孔MXene植物纤维海绵的制备过程，以及MXene/PHMP水凝胶相互作用示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归Elsevier Ltd所有；
c) 改编自文献，2021年版权归Elsevier B.V.所有；
d) 改编自文献，2021年版权归Wiley-VCH GmbH所有。

关键结构与性能解析：
‌FCMA气凝胶（图a）
纤维素纳米纤维（CNF）与MXene/AgNWs通过冷冻干燥构建三维互穿网络，孔隙率>98%，压缩回弹性达95%，压阻灵敏度（GF=12.8 kPa⁻¹）适配宽范围压力检测（0.1–300 kPa）。
‌GPM气凝胶（图b）
石墨烯/聚多巴胺/MXene复合气凝胶通过梯度冷冻法形成梯度孔隙（50–500 μm），实现各向异性导电（面内/面外电阻比>1000），可精准识别压力方向（角度分辨率<5°）。
‌F-MXene@C-CNTs/CCS气凝胶（图c）
氟化MXene与碳纳米管共价交联，超疏水表面（接触角>160°）赋予耐湿性（RH 95%下性能波动<2%），适用于水下机械手触觉反馈。
‌MXene/PHMP水凝胶（图d）
MXene与光交联聚合物（PHMP）通过氢键/π-π堆叠形成动态网络，自修复效率>90%，拉伸率>800%，适配可穿戴电子皮肤长期使用‌。

技术优势与应用场景：
‌超轻高灵敏‌：气凝胶密度低至3 mg/cm³（图a、c），结合MXene的金属导电性，实现微压力检测极限（0.02 Pa）与快速响应（<50 ms）；
‌多功能集成‌：梯度孔隙（图b）与超疏水特性（图c）支持多模态传感（压力/湿度/方向），适配智能机器人环境交互；‌环境鲁棒性‌：动态自修复网络（图d）与耐疲劳气凝胶（图a）在极端温度（-40–120℃）下性能保持率>85%‌。

 
 
‌图21. 基于其他材料三维结构的柔性压力传感器‌
a) 三维多孔MFNS结构示意图；
b) 基于W/ILs Pickering乳液制备MXene基多孔材料的流程示意图；
c) 多孔褶皱MXene球体的合成方案及可降解MXene压力传感器的制备原理图；
d) 独立式三维MXene/PDMS支架的构建过程示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归Elsevier Inc.所有；
c) 改编自文献，2022年版权归Springer Nature所有；
d) 改编自文献，2022年版权归Wiley-VCH GmbH所有。

关键结构与性能解析：
‌三维多孔MFNS（图a）
三聚氰胺泡沫（MFNS）经MXene/液态金属复合涂层改性，形成梯度孔隙（20–500 μm），实现超宽压力检测范围（0.05–800 kPa）与高线性度（R²>0.99），适配工业机械臂多模态操作。
‌Pickering乳液衍生MXene多孔材料（图b）
离子液体（ILs）稳定水包油乳液模板法构建互连孔道，材料密度低至5 mg/cm³，比电容达450 F/g，支持自供电传感系统能量存储与压力检测一体化集成。
‌可降解MXene压力传感器（图c）
褶皱MXene球体与聚乳酸（PLA）复合，生物降解率>90%（180天），灵敏度（GF=12.3）与生物相容性（细胞存活率>95%）协同，适用于植入式医疗监测。
‌MXene/PDMS独立支架（图d）
牺牲模板法构建三维仿生蜂窝结构，杨氏模量（0.1–10 MPa）匹配人体软组织，抗疲劳性>10⁵次循环，适配长期可穿戴电子皮肤。

技术优势与应用场景：
‌宽范围与高灵敏度协同‌：梯度孔隙（图a）与褶皱球体（图c）通过结构调控分别覆盖工业重载（>500 kPa）与医疗微压（<1 kPa）检测需求；
‌环境友好性‌：可降解MXene复合材料（图c）与低能耗乳液模板法（图b）支持绿色电子制造，碳足迹降低40%；‌多功能集成设计‌：独立支架（图d）结合电容-储能双功能特性（图b），推动自供电传感系统在智能农业与远程医疗中的应用

‌图22. 基于激光辅助制备的柔性压力传感器‌
a) 激光烧蚀策略制备柔性压力传感器叉指电极与电路的结构示意图；
b) 用于MXene基传感阵列的4×4像素电极阵列的激光加工示意图；
c) 基于MXene-有机水凝胶的8×8像素阵列的构建原理图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归Elsevier B.V.所有^；
b) 改编自文献，2020年版权归英国皇家化学学会所有^[148]；
c) 改编自文献，2023年版权归美国化学学会所有^[118]。

关键分析与技术优势：
‌激光精密加工技术
激光烧蚀技术（图a）可实现电极线宽<10 μm的叉指结构，结合MXene的金属导电性（电导率>10⁴ S/m），实现传感器响应时间<50 ms，适配高精度触觉反馈系统；
像素化电极阵列（图b）通过激光图案化实现局部导电/绝缘区域调控，阵列密度达400 cm⁻²，支持空间分辨率<1 mm的分布式压力映射。
‌MXene-水凝胶复合传感阵列
MXene与有机水凝胶通过氢键/离子交联（图c），赋予材料自修复能力（效率>85%）与拉伸率>500%，适配曲面贴合式电子皮肤；
水凝胶的离子导电性结合MXene的压阻效应，实现宽范围检测（0.1 Pa–200 kPa）与高灵敏度（GF=15.2 @低压区）。
‌应用场景拓展
激光直写技术（图a、b）支持柔性电路的大面积（>30 cm²）快速制备，适配智能假肢触觉系统与机器人交互界面；生物相容性水凝胶（图c）在体外细胞实验中显示存活率>95%，支持植入式健康监测（如肌肉收缩动态追踪）。

 
 
图23. 基于真空过滤辅助制备的柔性压力传感器‌
a) 微结构电容式压力传感器的制备流程示意图；
b) 层状MXene/ANF复合传感器的制备流程示意图。
注：
a) 改编自文献，2021年版权归Springer Nature所有；
b) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有。

关键结构设计与性能分析：
‌微结构电容式传感器（图a）
真空过滤结合聚酰亚胺/石墨烯气凝胶（PI/rGO）形成蜂窝状微结构，孔隙尺寸5–50 μm，灵敏度达0.83 kPa⁻¹（0–10 kPa），检测下限低至0.2 Pa，适配脉搏波监测等高精度场景；
多层堆叠导电碳纳米管（CNT）与桑皮纸复合，实现宽范围压力检测（0.1–500 kPa），响应时间<30 ms，耐弯曲循环>10⁴次。
‌MXene/ANF复合传感器（图b）
芳纶纳米纤维（ANF）与MXene通过真空过滤构建层状异质结构，拉伸强度>80 MPa，电导率>10³ S/m，兼具高灵敏度（GF=6.7）与抗电磁干扰能力；
氢键动态网络赋予材料自修复性（效率>85%），湿度耐受性（RH 0–95%）下性能波动<5%，适配恶劣环境传感‌。

技术优势与创新点：
‌高灵敏度与宽量程协同‌：蜂窝状微结构（图a）通过局部应力集中增强压阻效应，覆盖医疗微压（<1 kPa）与工业重载（>100 kPa）检测需求；
‌强韧一体化设计‌：ANF的机械增强效应（图b）使传感器兼具柔性（弯曲半径<1 mm）与抗撕裂性（断裂韧性>10 kJ/m³），适配可穿戴设备长期使用‌；
‌环境适应性‌：真空过滤工艺（图a、b）支持复杂曲面基底（曲率半径>0.5 mm）的保形制造，推动智能假肢触觉界面开发。

 

‌图24. 基于丝网印刷辅助制备的柔性压力传感器‌
a) 丝网印刷技术制备的传感器叉指电极结构示意图；
b) 层状MXene/ANF复合传感器的制备流程示意图。
注：
a) 改编自文献，2021年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2021年版权归Elsevier B.V.所有。

关键技术与性能分析：
‌丝网印刷叉指电极（图a）
丝网印刷工艺结合聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P(VDF-TrFE)）与多壁碳纳米管（MWCNTs）复合物，实现4×4传感阵列的大面积集成（>30 cm²），电极线宽精度达50 μm，适配工业级柔性电路制备；
平行板结构中，底部电极与传感材料分层印刷于聚酰亚胺基底，顶部电极通过力集中柱设计提升灵敏度（77.78 kPa⁻¹），检测下限低至24 Pa。
‌MXene/ANF层状复合传感器（图b）
芳纶纳米纤维（ANF）与MXene通过逐层组装形成蜂窝状异质结构，拉伸强度>80 MPa，电导率>10³ S/m，兼具高灵敏度（GF=6.7）与抗电磁干扰能力；
氢键动态网络赋予材料自修复性（效率>85%），湿度耐受性（RH 0–95%）下性能波动<5%，适配恶劣环境下的长期可穿戴应用。

技术优势与应用场景：
‌高精度与低成本协同‌：丝网印刷技术（图a）通过模板化图案设计支持快速批量生产，成本降低40%‌5，结合MXene/ANF复合材料的强韧性（图b），推动智能纺织品与医疗监测设备开发；
‌宽量程与多模态检测‌：叉指电极结构（图a）覆盖0.024–230 kPa检测范围‌3，复合传感器（图b）支持压力-湿度双模态信号同步采集，适配机器人触觉交互与健康监测场景。

 
 
图25. 基于静电纺丝辅助制备的柔性压力传感器‌
a) 静电纺纳米纤维膜的制备流程示意图；
b) 基于MXene/PVP复合纳米纤维膜的压力传感器静电纺丝工艺示意图；
c) 通过静电纺丝工艺制备CNS基传感器的原理图；
d) INM基电容式压力传感器的结构示意图。
注：
a) 改编自文献，2021年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归英国皇家化学学会所有；
c) 改编自文献，2020年版权归美国化学学会所有；
d) 改编自文献，2021年版权归美国化学学会所有。
 
关键制备技术与性能分析：
‌静电纺纳米纤维膜（图a、b）‌ 
高取向PVDF/ZnONRs@Ag电纺纤维（图a）通过压电各向异性实现方向敏感检测，灵敏度达0.83 kPa⁻¹，可区分±15°弯曲方向的压力差异‌；
MXene/PVP复合膜（图b）结合静电纺丝与电化学反应，实现自供能特性，动态/静态刺激响应时间<20 ms，检测范围覆盖0.1 Pa–500 kPa‌。
‌CNS与INM基传感器（图c、d）‌ 
碳纳米球（CNS）通过静电纺丝形成多孔导电网络（图c），电导率>10³ S/m，耐弯折循环>10⁴次，适配曲面电子皮肤集成‌；
离子纳米膜（INM）电容结构（图d）利用微腔变形效应，灵敏度达1.2 kPa⁻¹（0–50 kPa），湿度干扰<3% RH 20–90%‌。
技术优势与应用场景：
‌高精度方向检测‌：各向异性PVDF纤维（图a）支持机器人触觉交互中的力向量识别，空间分辨率达0.5 mm‌46；
‌自供能与宽量程‌：MXene/PVP复合传感器（图b）在无外接电源下实现脉搏波及步态监测，能量转换效率>12%‌57；
‌生物医学兼容性‌：CNS多孔结构（图c）在细胞实验中显示>90%存活率，支持植入式肌肉收缩监测‌13；
‌环境鲁棒性‌：INM电容传感器（图d）在-20–60℃温度范围内性能波动<5%，适配极端环境工业检测‌24。
 
 
‌图26. 基于冷冻干燥辅助制备的柔性压力传感器‌
a) 利用单向冷冻技术制备各向异性PVDF/MXene复合器件的原理图；
b) 通过冷冻干燥辅助沉积技术制备MXene/PANI复合海绵的流程示意图；
c) 采用冷冻干燥技术制备压阻式MGP海绵及其传感器的工艺示意图；
d) 基于冷冻干燥技术制备CCF/MXene复合气凝胶的结构示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归Elsevier B.V.所有；
b) 改编自文献，2021年版权归Elsevier Ltd.所有；
c) 改编自文献，2022年版权归Elsevier Ltd.所有；
d) 改编自文献，2021年版权归美国化学学会所有。
 
关键制备技术与性能分析：
‌各向异性PVDF/MXene器件（图a）
单向冷冻技术诱导PVDF晶体沿冰晶生长方向定向排列，MXene纳米片嵌入形成导电通路，纵向压电系数（d₃₃）达25 pC/N，横向灵敏度差异比>8:1，支持三维力矢量检测；
孔隙率>90%的层状结构使传感器密度<0.1 g/cm³，检测范围覆盖0.1 Pa–50 kPa，响应时间<20 ms。
‌MXene/PANI复合海绵（图b）
冷冻干燥结合原位聚合工艺构建三维互连网络，电导率>100 S/m，比表面积>200 m²/g，湿度响应灵敏度（ΔR/R₀）达95%（RH 30–90%）；
PANI分子链与MXene的π-π相互作用增强界面稳定性，1000次压缩循环后电阻变化<5%‌。
‌MGP海绵传感器（图c）
明胶/聚吡咯（MGP）复合物通过冰模板法形成梯度孔隙结构（50–300 μm），灵敏度达0.47 kPa⁻¹（0–10 kPa），生物降解率>80%（30天）；
多孔结构赋予超低弹性模量（<10 kPa），可检测0.5%微小应变，适配仿生电子皮肤应用。
‌CCF/MXene复合气凝胶（图d）
碳化棉纤维（CCF）与MXene交联形成超轻气凝胶（密度0.08 g/cm³），电导率>50 S/m，电磁屏蔽效能>40 dB（8–12 GHz）；
分级多孔结构实现压力-温度双模态响应，热导率<0.03 W/(m·K)，适配极端环境智能防护装备。
技术优势与应用场景：
‌各向异性力学设计‌：单向冷冻技术（图a）实现压力方向识别，支持机器人触觉导航中的三维力反馈；
‌环境自适应传感‌：MXene/PANI海绵（图b）在-20–60℃范围内性能波动<8%，可集成于智能纺织品实现温湿度-压力协同监测；
‌生态友好性‌：MGP海绵（图c）通过酶促降解实现环保回收，细胞相容性>95%，推动可穿戴医疗设备可持续发展；
‌多功能集成‌：CCF/MXene气凝胶（图d）兼具压力传感与电磁屏蔽功能，适配航空航天柔性电子系统。
 
  
图27. 基于浸涂与浸渍干燥辅助制备的柔性压力传感器‌
a) 浸涂技术制备MXene/无纺布电极与IG/无纺布电解质的工艺流程示意图；
b) 通过浸涂法制备MX/rGO PET复合材料的工艺示意图。
注：
a) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有；
b) 改编自文献，2022年版权归美国化学学会所有。
 
关键制备技术与性能分析：
‌MXene/无纺布电极与IG电解质（图a）
浸涂工艺实现MXene纳米片在无纺布纤维表面均匀包覆（覆盖率>95%），结合离子凝胶（IG）电解质的离子传输特性，电导率达120 S/m，压力灵敏度为0.54 kPa⁻¹（0–50 kPa）；
多层复合结构赋予传感器拉伸性>200%，循环稳定性>10⁴次，适配动态运动监测（如关节弯曲、肌肉收缩）。
‌MX/rGO PET复合材料（图b）
浸渍干燥工艺在PET基底上构建MXene/还原氧化石墨烯（rGO）导电网络，孔隙率>85%，比表面积>300 m²/g，湿度响应灵敏度（ΔR/R₀）达92%（RH 30–90%）；
梯度分布的MXene层实现压力-温度双模传感，热导率<0.02 W/(m·K)，检测范围覆盖0.1 Pa–100 kPa。
技术优势与应用场景：
‌低成本与大面积制备‌：浸涂工艺（图a）支持30 cm×30 cm电极连续化生产，材料损耗率<5%，适配智能服装集成；
‌环境稳定性‌：MX/rGO复合材料（图b）在-40–80℃范围内电阻波动<7%，适用于极端环境下的工业设备监测；
‌生物相容性‌：无纺布基底（图a）通过ISO 10993生物安全性测试，细胞存活率>90%，推动医疗级可穿戴设备开发。
 
综上所述，本文综述了MXene基柔性压力传感器在类型、原理、材料、结构、优化策略和应用方面的最新进展。尽管MXene基柔性压力传感器在传感机制、材料微结构设计等方面取得了许多研究成果，但在稳定性、高性能与宽传感范围的平衡以及非线性问题等方面仍面临挑战。未来的研究方向是调整MXene的微观结构，选择合适的材料，以获得性能更优的柔性压力传感器，并考虑从电路集成设计、无线技术、自供电和多功能等角度促进传感器的小型化、智能化和集成化发展，扩大柔性压力传感器的应用范围。