广西大学《AM》：一种基于橡胶/碳纳米管的高性能、灵敏、可穿戴的多功能传感器，用于用于人体运动和皮肤温度检测

1成果简介 

近年来，柔性可穿戴电子设备由于其固有的特性，在个人健康监测、人体运动检测和感觉皮肤等领域作为传统刚性金属导体的替代品引起了人们极大的兴趣。然而，大多数可穿戴传感器普遍存在可伸缩性差、灵敏度差、强度不理想、电导率低、传感功能单一等问题，严重限制了其实际应用。

广西大学Mengzhuan Lin（第一作者）/徐传辉教授（通讯作者）在《ADVANCED MATERIALS》期刊发表名为“A High-Performance, Sensitive, Wearable Multifunctional Sensor Based on Rubber/CNT for Human Motion and Skin Temperature Detection”的论文，研究报道了以羧基丁苯橡胶（XSBR）和亲水性丝胶（SS）非共价键修饰碳纳米管（CNTs）为基础，合理设计了氢键交联网络，并将其制成多功能传感器。

该传感器可检测微弱变形和大变形，其检测下限为1%应变，伸长率高达217%，强度为12.58 MPa，灵敏度高，测量系数高达25.98，电导率为0.071 S m−1，渗流阈值为0.504 wt%。所制备的传感器还具有令人印象深刻的热响应（0.01636 °C−1） 并实现人体温度测量的应用。此外，多功能，可扩展的XSBR/SSCNT传感器具有实时和原位生理信号的集成跟踪能力，为开发人类健康和体育应用中的可穿戴人工智能提供了一条很有前景的途径。

2图文导读  

图1、XSBR/SSCNT 传感器的制造过程和表征

图2、a) 添加了各种CNT的纯XSBR 和 XSBR/SSCNT传感器的FTIR 光谱。

b) XSBR/CNT-5 和 XSBR/SSCNT传感器的拉曼光谱。c) O1s和d) N1s 的 SSCNT 和 XSBR/SSCNT-5的XPS 光谱。e) 纯 XSBR 和 XSBR/SSCNT传感器的交联密度。f) 吉布斯自由能和熵变随CNTs含量的变化。

图3、传感器的应变性能。

图4、XSBR/SSCNT 传感器的机电特性

图5、XSBR/SSCNT-5的温度传感特性。

图6、可穿戴 XSBR/SSCNT 柔性传感器在检测各种人体动作和声音方面的应用。

图7、a,b) 具有无线检测功能的 XSBR/SSCNT 传感器外部连接的示意图和光学图像，以及 c) 通过手机上的应用程序接收的手指弯曲运动数据。d) XSBR/SSCNT 传感器用作行动不便患者的警报或警告。e,f) 跑步过程中与额头降温前后的电流变化。g,h) “发热”前后人体额头的红外热像。

3小结 

综上所述，XSBR/SSCNT传感器对拉伸变形表现出高灵敏度，可组装成多功能传感器，以检测人体的大运动和弱运动。同时，令人满意的热敏性能满足实时、连续皮肤温度监测的要求。由于这些特点，XSBR/SSCNT多功能传感器被认为是一个多功能和自适应平台，允许广泛的潜在应用，包括电子皮肤、个人健康监测和可穿戴电子设备。

文献：

https://doi.org/10.1002/adma.202107309

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来源：文章来自AM 网站，由材料分析与应用整理编辑。

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