Adv. Healthcare Mater.综述：生物材料衍生的可穿戴压力传感器的最新进展

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一、文章概述

可穿戴压力传感器可以模拟人体皮肤将压力转换为电子信号的功能，因此在电子皮肤、人工智能、软机器人和人机接口等各个领域具有广阔的应用前景。重要的是，压力传感器可以安装在人体上，以检测与人体健康状况相关的生物信号，因此这些设备在下一代监测系统和个人医疗保健中具有不可或缺的功能。

近日，韩国首尔国立大学Tae-Woo Lee教授研究团队全面总结了关于生物材料在可穿戴压力传感器中应用的最新进展。相关综述论文以题为“Recent Progress in Development of Wearable Pressure Sensors Derived from Biological Materials”发表在国际材料学知名期刊Advanced Healthcare Materials (IF=7.367)上。

文章指出，生物材料来源丰富、可持续、生物相容和可生物降解。特别是，其本身具有复杂的层次结构和生物学特性，因此是生物相容、可生物降解和高灵敏度的可穿戴压力传感器的简便和环保制造的理想材料。近年来，报道过许多生物材料和结构用于可穿戴压力传感器的制造策略，这些传感器通常为四种典型的传感机制，例如压电、摩擦电、压阻和电容效应。文章最后，作者讨论了在可穿戴压力传感器中使用生物材料的未来挑战。

二、图文导读

图 1. 仿生可穿戴压力传感器概述：

i) 材料和器件的仿生结构设计，如多孔结构和豆荚状结构。

ii) 生物模板，如玫瑰花瓣和叶子。

iii) 生物骨架，如棉纤维素和细菌纤维素。

和自然衍生的材料：

i) 生物压电材料，如蜘蛛丝和洋葱皮。

ii) 生物介电材料，例如花瓣和叶子。

iii) 花瓣、树叶等生物摩擦材料。

iv) 生物碳材料，如碳化丝纤维和碳气凝胶。

图2.四种典型信号转换机制的示意图：a）压阻、b）压电容、c）压电和d）摩擦电。

图3.可穿戴压力传感器的仿生结构设计示例，包括分层结构、多孔结构、豆荚、鼓膜。

图4.作为用于制造可穿戴压力传感器的软模板的生物材料的代表性照片，及其相应微结构 PDMS 薄膜的SEM图像。

图5.生物衍生结构作为可穿戴压力传感器中的骨架。

图6.典型的生物衍生可穿戴摩擦电压力传感器（WTPS）。

图7.可穿戴压阻式压力传感器（WRPS）中源自生物材料的典型生物碳：使用碳化蚕丝（CSWS）的WRPS。

图8.天然植物材料作为可穿戴电容式压力传感器（WCPS）中的介电层。

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202100460

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