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河北工业大学柔性可穿戴传感研究获突破

发布日期:2021-01-28 16:52浏览次数:
本文摘要:近年来,随着电子技术的缓慢变化,更多的电子设备向小型化、柔软化、可穿戴的方向发展。柔性可佩戴传感器在空气质量检查、人体运动检查、健康医疗等方面具有非常大的市场潜力,因此受到普遍关注和研究。2018年度,河北工业大学材料科学与工程学院/能源装备材料技术研究院殷福星教授团队、课文静副研究员在柔性传感器领域开展了一系列研究,取得了突破性进展。

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近年来,随着电子技术的缓慢变化,更多的电子设备向小型化、柔软化、可穿戴的方向发展。柔性可佩戴传感器在空气质量检查、人体运动检查、健康医疗等方面具有非常大的市场潜力,因此受到普遍关注和研究。2018年度,河北工业大学材料科学与工程学院/能源装备材料技术研究院殷福星教授团队、课文静副研究员在柔性传感器领域开展了一系列研究,取得了突破性进展。

相关研究成果在JournalofMaterialsChemistryA,ACSAppliedMaterialsInterfaces,JournalofMaterialsChemistryC,sensorsandactuatorsb上公开发表传统的平面结构薄膜有利于气体分子的蔓延和破坏。该课题组明确提出了融合静电纺丝和自组装技术,制造MXene/聚合物三维纤维骨架。

三维骨架可以获得高度的点对点多孔结构,不利于有机气体分子的蔓延、电导、解吸。MXene表面非常丰富的标记官能团(-OH、-O、-F等)可以进一步获得气体分子的活性导电位点。通过自安装技术可以得到超薄(单层或低聚物层)的MXene传感层,具备高比表面积,可以有效地全部露出活性导电位点。该传感器可以在室温下进行倒数动作,对微量极性有机气体(丙酮、甲醇、乙醇)接近高灵敏度(0.10-0.17ppm-1 )、低检测收缩(50ppb )、长传感范围(从ppb级到饱和状态蒸汽),以及此外,该传感器可在室温条件下操作使用,不灵活,将来将构筑在便携式穿戴设备上。

另外,该课题组使用弹簧结构的包复线作为柔性骨架,在表面安装二维片结构石墨烯,得到包复线石墨烯填充视网膜来代替表面平坦的平面导电层,作为突发事件传感器的导电层。填充视网膜这样的类弹簧网状结构对外界的机械刺激非常脆弱,大大提高了传感器的灵敏度和检测收缩等性能。该传感器检测剪切、倾斜、传输、暗振动等各种应力。

具有高灵敏度、低检测收缩、长传感范围、优异的柔软性和稳定性。实现原位检查人体活动(如关节倾斜)和生理信号(如脉搏、排便等),在电子皮肤的发展中得到技术支持,具有最重要的研究意义和实际应用价值。


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