【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的快速進(jìn)步，越來(lái)越多的電子設(shè)備正在向著小型化、柔性化和可穿戴方向發(fā)展。柔性可穿戴傳感器由于其在空氣質(zhì)量檢測(cè)，人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、健康醫(yī)療等方面的巨大市場(chǎng)潛力而受到廣泛關(guān)注和研究。
 

 

　　2018年度，河北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/能源裝備材料技術(shù)研究院殷福星教授團(tuán)隊(duì)，苑文靜副研究員在柔性傳感器領(lǐng)域進(jìn)行了一系列研究，取得了突破進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于 Journal of Materials Chemistry A , ACS Applied Materials & Interfaces , Journal of Materials Chemistry C , Sensors and Actuators B-Chemical 等SCI一區(qū)期刊。
 

　　傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)薄膜不利于氣體分子的擴(kuò)散和穿透。該課題組提出結(jié)合靜電紡絲和自組裝技術(shù)，制備MXene/聚合物三維纖維骨架。三維骨架可提供高度互連的多孔結(jié)構(gòu)，有利于有機(jī)氣體分子的擴(kuò)散，吸附和脫附。MXene表面豐富的修飾官能團(tuán)(–OH, –O, –F等)可進(jìn)一步為氣體分子提供活性吸附位點(diǎn)。通過(guò)自組裝技術(shù)可獲得極薄(單層或寡層)的MXene傳感層，具有高比表面積，可有效使活性吸附位點(diǎn)全部暴露。該傳感器可在室溫下連續(xù)工作，對(duì)微量極性有機(jī)氣體(丙酮、甲醇和乙醇)具有高靈敏度 (0.10-0.17 ppm-1)，低檢測(cè)限 (50 ppb)，極寬的傳感范圍 (ppb級(jí)至飽和蒸氣)，以及良好的重現(xiàn)性和可靠性。同時(shí)，該傳感器可在室溫條件操控和使用，并具備良好的柔性，有望集成于便攜式可穿戴設(shè)備。
 

　　此外，該課題組采用類彈簧結(jié)構(gòu)的包芯紗作為柔性骨架，表面組裝二維片層結(jié)構(gòu)石墨烯，得到包芯紗-石墨烯復(fù)合網(wǎng)膜作為應(yīng)變傳感器的導(dǎo)電層，替代表面平整的平面導(dǎo)電層。復(fù)合網(wǎng)膜特殊的類彈簧網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)外界機(jī)械刺激極為敏感，使傳感器在靈敏度和檢測(cè)限等方面的性能均有大幅度提高。該傳感器可檢測(cè)拉伸、彎曲、壓縮和微弱震動(dòng)等多種形變。具有高靈敏度、低檢測(cè)限、寬傳感范圍、良好的柔性和穩(wěn)定性。可實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)人體活動(dòng)(如關(guān)節(jié)彎曲)，和生理信號(hào)(如脈搏、呼吸等)，為電子皮膚的發(fā)展提供了技術(shù)支持，具有重要的研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
 

　　(原文標(biāo)題：我校在柔性可穿戴傳感領(lǐng)域取得一系列研究進(jìn)展)