合工大胡颖团队 CEJ:基于MXene异质结构的压电离子传感器及其可穿戴应用
2024-02-02 来源:高分子科技
人体皮肤通过离子运动诱导的电位感知外部触觉信息。压电离子(Piezoionic)传感器作为一种新型的自供电传感器件,能够通过类似的离子迁移将机械能直接转化为电能,从而实现对于力学的感知,并且具有弯曲应变方向识别特性,因而在构建模拟天然皮肤感知能力的人工皮肤中具有极大的优势。然而,受到电极材料特性的影响,目前发展的离子压电传感器仍然存在柔韧性低、电极层与离子聚合物层界面结合性差等问题,导致其输出电压较低、循环稳定性较差,限制了离子压电传感器的进一步发展。
近日,合肥工业大学胡颖研究员团队,与中山大学附属第一医院刘志豪副主任医师合作,报道了一种基于MXene/银纳米颗粒(AgNPs)异质结构电极的柔性压电离子传感器,并探索了其在人体运动检测、医疗康复以及人机交互方面的潜在应用。
图1.压电离子传感器的传感原理与制备
图2.压电离子传感器的表征
该MXene/Ag压电离子传感器具有优异的传感性能,在0.7%的弯曲应变下可以产生11.1mV的输出电压,能够识别弯曲应变方向,并且在循环弯曲测试中表现出优异的稳定性(图3)。基于其优异的力-电转化性能,该传感器可应用于人体各关节活动的可穿戴监测。此外,该传感器能够用于指导高质量心肺复苏(CPR)训练(图4)。将传感器集成到手套上,通过手指有节奏的弯曲和停顿可以生成相应的脉冲和方波电信号,从而以莫尔斯电码的形式进行信息加密传递(图5)。这些结果表明,这种柔性可穿戴力学传感器在人体运动监测,医疗健康,人机交互,信息编码传递等领域具有十分广阔的应用前景。
图3.压电离子传感器的传感性能
图4.传感器的可穿戴应用
图5.传感器在心肺复苏指导与信息传递方面的应用
论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472400473X
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(责任编辑:xu)
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