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河北工业大学柔性可穿戴传感研究获突破

河北工业大学柔性可穿戴传感研究获突破

本文摘要:近年来,随着电子技术的较慢变革,更加多的电子设备正在向着小型化、柔性化和可穿着方向发展。柔性可穿着传感器由于其在空气质量检测,人体运动检测、身体健康医疗等方面的极大市场潜力而受到普遍注目和研究。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,苑文静副研究员在柔性传感器领域展开了一系列研究,获得了突破进展。

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近年来,随着电子技术的较慢变革,更加多的电子设备正在向着小型化、柔性化和可穿着方向发展。柔性可穿着传感器由于其在空气质量检测,人体运动检测、身体健康医疗等方面的极大市场潜力而受到普遍注目和研究。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,苑文静副研究员在柔性传感器领域展开了一系列研究,获得了突破进展。

涉及研究成果公开发表于JournalofMaterialsChemistryA,ACSAppliedMaterialsInterfaces,JournalofMaterialsChemistryC,SensorsandActuatorsB-Chemical等国际知名SCI一区期刊。传统的平面结构薄膜有利于气体分子的蔓延和击穿。该课题组明确提出融合静电纺丝和自装配技术,制取MXene/聚合物三维纤维骨架。

三维骨架可获取高度点对点的多孔结构,不利于有机气体分子的蔓延,导电和脱附。MXene表面非常丰富的标记官能团(–OH,–O,–F等)可更进一步为气体分子获取活性导电位点。通过自装配技术可取得极薄(单层或寡层)的MXene传感层,具备高比表面积,可有效地使活性导电位点全部曝露。该传感器可在室温下倒数工作,对微量极性有机气体(丙酮、甲醇和乙醇)具备高灵敏度(0.10-0.17ppm-1),较低检测缩(50ppb),近于长的传感范围(ppb级至饱和状态蒸气),以及较好的再现性和可靠性。

同时,该传感器可在室温条件操纵和用于,并不具备较好的柔性,未来将会构建于便携式可穿着设备。此外,该课题组使用类弹簧结构的包芯纱作为柔性骨架,表面装配二维片层结构石墨烯,获得包芯纱-石墨烯填充网膜作为突发事件传感器的导电层,替代表面平坦的平面导电层。填充网膜类似的类弹簧网状结构对外界机械性刺激十分脆弱,使传感器在灵敏度和检测缩等方面的性能皆有大幅度提高。

该传感器可检测剪切、倾斜、传输和黯淡震动等多种应力。具备高灵敏度、较低检测缩、长传感范围、较好的柔性和稳定性。可实现原位检测人体活动(如关节倾斜),和生理信号(如脉搏、排便等),为电子皮肤的发展获取了技术支持,具备最重要的研究意义和实际应用于价值。


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