自支撑银/聚吡咯复合膜用于多功能传感器,具有仿生微图案,用于生理信号监测

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:23
文章英文标题
Freestanding silver/polypyrrole composite film for multifunctional sensor with biomimetic micropattern for physiological signals monitoring
正文
可感知和响应机械刺激的柔性电子传感器是可穿戴电子的重要组成部分。这里,我们利用天然荷叶的仿生微结构和自支撑聚吡咯/银( PPy / Ag )杂化薄膜来设计和制作多功能传感器。该传感器由三明治结构组成,包括具有仿生微图案的聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜的表面和导电PPy / Ag薄膜( PDMS / PPy / Ag / PDMS )的层间,在紫外光( UV )照射下,聚吡咯和银纳米粒子( PPy / AgNPs )发生聚集,在空气/水界面形成自支撑的PPy / Ag杂化薄膜。PPy / Ag薄膜具有良好的导电性,可用于制作压力、拉伸力和弯曲力传感器。基于PDMS微图形衬底的传感器由于有效的接触面积,具有良好的应变测量因子( 18   ~   20应变≈21 )和压力灵敏度( 300   ~   400   Pa约0.58   kPa-1 )。在0 ~ 60 mA的电流检测范围内,传感器在监测手指压力、呼吸、声振和实时脉搏波等方面的应用引起了广泛关注。结果表明,基于PPy / Ag的高灵敏度传感器在可穿戴电子设备和人机设备中具有潜在的应用前景。
文章内容(英文)
Flexible electronic sensors, which can perceive and respond to mechanical stimuli, are essential components of wearable electronics. Here, the utilization of biomimetic microstructures from natural lotus leaves and freestanding polypyrrole/silver (PPy/Ag) hybrid films are demonstrated to design and fabricate multifunctional sensors. The sensors consist of sandwich structure, including the surface of the designed polydimethylsiloxane (PDMS) films with biomimetic micropattern and the interlayer of the conductive PPy/Ag film (PDMS/PPy/Ag/PDMS). It is discovered that the polypyrrole and silver nanoparticles (PPy/AgNPs) aggregated and the freestanding PPy/Ag hybrid film formed at the air/water interface under ultraviolet (UV) irradiation. The PPy/Ag film exhibits well electrical conductivity, which could be used for fabricating the sensors to detect pressures, stretching and bending forces. The sensors based on the micropatterned PDMS substrate show well strain gauge factor (≈21 for 18 ~ 20 strain) and pressure sensitivity (≈0.58 kPa−1 in 300 ~ 400 Pa) due to the effective contact areas. The sensors attract considerable attention for their application in monitoring finger pressure, respiration, acoustic vibrations, and real-time pulse wave at the current detection range from 0 to 60 mA. The results indicate that the PPy/Ag-based sensors with high sensitivity have promising potential for the future applications in wearable electronics and human-machine devices.
来源出处
Journal|[J]Chemical Engineering JournalVolume 404, 2021. PP 126940-
DOI
https://doi.org/10.1016/J.CEJ.2020.126940

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