隨著人工智能以及物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實(shí)生活中的逐步普及，可穿戴柔性傳感器因其簡(jiǎn)單的制造工藝和成熟的信號(hào)處理技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。同時(shí)，難以回收或降解的電子廢棄物、較低的靈敏度和有限的檢測(cè)范圍嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。因此，可再生、可折疊、可降解、低成本、高靈敏度的植物纖維基柔性傳感成為目前可穿戴器件領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)的植物纖維基材料自身的親水性和低導(dǎo)電性極大地限制了在柔性傳感器件領(lǐng)域的多功能化應(yīng)用；诖，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改善植物纖維基傳感器的靈敏度和導(dǎo)電性，并應(yīng)用于摩擦電納米發(fā)電機(jī)、超級(jí)電容器和傳感器組成的柔性集成傳感微系統(tǒng)具有重要意義。
近日，大連工業(yè)大學(xué)生物基纖維材料與造紙化學(xué)品王海松教授團(tuán)隊(duì)，以可再生可降解的植物纖維為主要原料，多層石墨烯為導(dǎo)電填料，通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和缺陷修補(bǔ)策略構(gòu)筑了高靈敏度柔性傳感系統(tǒng)，相關(guān)論文分別發(fā)表在生物材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊Carbohydrate Polymers（中科院一區(qū)，IF=10.723）和化工領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊Chemical Engineering Journal（中科院一區(qū)，IF=16.744），王海松教授和杜健副教授為通訊作者，贠童童博士和岳嘉繼博士分別為第一作者。
另外，為了修復(fù)傳統(tǒng)的還原氧化石墨烯制備過程中形成的形態(tài)缺陷，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單有效的利用碳化金屬-有機(jī)骨架(CMOF)修復(fù)的新方法。缺陷區(qū)域固定的CMOF充當(dāng)了電子快速通過的橋梁，提高了還原氧化石墨烯對(duì)負(fù)載機(jī)械能的耐受性。含缺陷修補(bǔ)后的還原氧化石墨烯的水凝膠不僅具有良好的力學(xué)性能(如抗拉強(qiáng)度為195 kPa)和高電導(dǎo)率(2.42 S/m)，組裝成摩擦納米發(fā)電機(jī)、超級(jí)電容器和傳感器器件時(shí)，展現(xiàn)出增強(qiáng)的電輸出性能。更重要的是，該傳感器具有較高的靈敏度(GF為14.68，響應(yīng)時(shí)間短為40 ms)，能夠有效識(shí)別復(fù)雜的人體活動(dòng)，并能在較窄的范圍內(nèi)準(zhǔn)確檢測(cè)皮膚的溫度波動(dòng)。作為概念驗(yàn)證，由電源、儲(chǔ)能和傳感單元組成的一體化柔性智能微系統(tǒng)證明了可穿戴電子在檢測(cè)和識(shí)別人體表情、運(yùn)動(dòng)和生理信號(hào)方面的兼容性和可行性。
原文鏈接：
1. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120898
2. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143358.
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