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研究人员针对MXene薄膜在机械应变下易断裂导致器件失效的问题，开展了应变不变全向可拉伸MXetronics（sos-MXetronics）研究。通过分层刚度微网格工程，集成图案化弹性区域和模量缓冲互连结构，实现了40%应变下95–98%的性能保持率。该系统集成NFC天线、微超级电容器（MSCs）和传感器网络，可在腕部变形时无断电精准监测血压，为二维材料在健康监测系统中的实用化奠定基础。
随着柔性电子技术的快速发展，二维材料MXene（钛碳化物）因其卓越的导电性和功能多样性，在系统级电子器件（MXetronics）中展现出巨大潜力。然而，MXene层间结合力较弱，在机械应变下易发生薄膜断裂，导致器件性能不稳定、数据传输错误甚至电路断开，严重限制了其在可穿戴健康监测系统中的实际应用。为解决这一难题，研究团队提出了一种应变不变的全向可拉伸MXetronics（sos-MXetronics）设计策略。
本研究通过分层刚度微网格工程，协同整合图案化弹性区域与模量缓冲互连结构，有效抑制了应变引起的性能漂移。研发的圆形sos-MXetronics系统（半径3.3?cm）集成了近场通信（NFC）天线、8个微超级电容器（MSCs）、3个电阻式传感器及互联导电网络，在40%应变下仍保持95–98%的性能稳定性。该系统能够最小化运动伪影，即使在腕部变形时也能实现无断电的精准血压监测。这一突破不仅推动了MXene在全向可拉伸电子中的实用化进程，也为下一代基于二维材料的健康监测系统提供了可靠技术路径。
关键实验方法
研究采用分层刚度微网格工程构建sos-MXetronics系统，通过光刻技术制备图案化弹性区域与模量梯度互连结构。系统集成近场通信（NFC）天线、微超级电容器（MSCs）和电阻式传感器网络，利用电化学测试和机械拉伸实验验证器件在40%应变下的性能稳定性，并通过人体腕部变形实验评估血压监测的准确性（未注明样本队列来源）。
研究结果
- 1.
结构设计实现应变不变量
通过刚度微网格与模量缓冲互连的协同作用，MXene薄膜在多重应变方向下均未出现裂纹，导电网络在40%应变下电阻变化率低于5%。
- 2.
系统集成与功能验证
集成NFC天线可在拉伸状态下稳定传输数据；MSCs在循环充放电中容量保持率达98%；电阻式传感器对腕部弯曲的响应误差小于3%，有效规避运动伪影对血压信号的干扰。
- 3.
健康监测应用演示
系统在动态腕部变形中持续监测血压，与传统设备数据相关性达0.97，证明其在实际使用场景中的可靠性。
结论与意义
该研究通过创新性的刚度微网格设计，解决了MXene基电子器件在应变下的结构失效问题，实现了全向可拉伸性与功能稳定性的统一。sos-MXetronics系统在极端变形下仍保持高性能集成，为二维材料在可穿戴医疗电子中的实际应用提供了关键技术支撑，推动了下一代健康监测设备向更贴合人体、更可靠的方向发展。
