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昆明理工《ACS AMI》:高性能石墨烯柔性传感器,用于脉冲监测和人机交互
出处:材料分析与应用  录入日期:2024-06-18  点击数:339

  1成果简介

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  本文,柔性传感器因其在人体生理信号监测、可穿戴设备和医疗保健方面的潜在应用而备受关注。然而,用于心血管检测的传感器设备通常体积庞大、价格昂贵,影响了可穿戴性和护理点使用。本文,昆明理工大学蔡金明教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces 》期刊发表名为“High-Performance Graphene Flexible Sensors for Pulse Monitoring and Human–Machine Interaction”的论文,研究提出报告了一种以水合肼(N2H4-H2O)为还原剂、石墨烯为活性材料、聚乙烯(PE)带为封装材料制备多功能柔性传感器的简单方法。
  用这种方法生产的柔性传感器检测限低至 100mg,响应速度快,恢复时间分别为 40ms和 20ms,即使经过多达 30,000 次运动循环也不会出现性能衰减。我们开发的传感器能够相对准确地监测脉搏,这为将来取代笨重的设备和实现心血管检测正常化提供了机会。为了进一步拓宽应用领域,该传感器被安装成一个传感器阵列,用于识别不同重量和形状的物体,这表明该传感器在可穿戴人工智能领域具有很好的应用潜力。
  2图文导读 


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  图1.C-GA及其传感器的制备和物理性能。


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  图2.GO薄膜、GA和C-GA的表征。


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  图3.碳化石墨烯气凝胶传感器的机械和传感性能表征


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  图4.人体生理学信号监测柔性传感器


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  图5.用于人体脉搏检测的柔性压力传感器。


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  图6.用于电子皮肤的传感器组件阵列
  3小结
  总之,我们已经开发出一种直接生产高性能石墨烯柔性传感器的方法,这种传感器具有高灵敏度(S1 = 30.64 kPa-1)、低检测限(6.8 Pa)、快速响应时间(40 ms)和出色的循环稳定性(大于 30,000 次循环)。在反复加载和卸载应变的情况下,相对电阻的最大值几乎保持不变。传感器还具有良好的压缩、弯曲和扭转特性。此外,这些传感器在监测人体运动方面表现出色,可用于个性化医疗脉搏检测以及电子皮肤的人机交互。我们已经证明,通过简单的发泡方法就能大规模制备柔性传感器,而且可以根据需要定制不同尺寸的传感器阵列,这对于柔性传感从实验室走向实际应用具有重要的现实意义。
  文献:


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