中科院福建物构所官轮辉研究员团队 JMCA：用于超灵敏医疗监测的自粘性电子皮肤

2023-03-01 来源：高分子科技

随着人工智能、物联网和智慧医疗技术的发展以及对人机交互的需求，柔性传感器的研究变得越来越重要。然而，传统的水凝胶传感器在大多数情况下不能很好地粘附在皮肤上，导致佩戴不方便，信号采集不准确。为了解决这一问题，粘性水凝胶经常被用于构建柔性传感器，但粘性水凝胶往往表现出严重的滞后特性，容易与各种杂质接触，导致数据采集不灵敏。

为了解决这个问题，中国科学院福建物质结构研究所官轮辉研究员团队提出了一种简单的综合策略，构建了一个三明治结构的传感器，它具有弹性层，导电介质，粘性层。结合了优越的力学性能和多功能传感能力以实现人体健康监测的功能。以聚丙烯酰胺-丙烯酸为第一网络，聚乙烯醇为第二网络，实现了传感器的大应变特性（0-300%宽应变范围）和优异的回弹性。传统一锅法制备的水凝胶由于甘油的存在和DN结构，具有良好的机械可调性。将氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNTs)的混合物喷涂在水凝胶上。CNTs/GO在变形过程中的裂纹传感机制使传感器具有优异的传感性能，如超高灵敏度(GF=20)。此外，粘性层作为传感元件与人体皮肤之间的界面层，其表面具有多种功能基团，可与不同材料相互作用。粘性层允许传感器粘附在皮肤上，以检测微小的张力，如喉咙振动和心率。基于夹层结构的设计能够大大提高柔性传感器的各项性能，从而促进人体健康检测设备的发展。

图1传感器的结构与表征

图2传感器的粘性测试

图3传感器的传感性能

图4传感器在健康监测中的应用

该工作以“Self-adhesive electronic skin for ultra-sensitive healthcare monitoring”为题发表在《Journal of Materials Chemistry A》上。文章第一作者是中科院物构所联合培养硕士陈安邦和张佳语。通讯作者为中国科学院福建物质结构研究所黄建仁博士和官轮辉研究员。该工作得到国家自然科学基金的资助。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ta/d2ta08628j

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（责任编辑：xu）

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