可穿戴传感器

报道了利用聚环氧乙烷( PEO )聚合物网络和表面活性剂Zoyl相结合，研制出透明、导电、可拉伸的聚( 3，4 -乙撑二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐( PEDOT：PSS )基电极。后者提高了PEDOT：PSS的延展性，使其沉积在疏水表面，如聚二甲基硅氧烷( PDMS )弹性体上，而三维基体的存在提供了很高的导电性、弹性和机械可恢复性。该电极具有高达1230 S cm-1的电导率，在550 nm处保持95 %的高透明度等诱人性能。利用PBDB‐T‐2F：IT‐4F共混体系，在ITO‐free太阳能电池中展示了电极技术的潜力，功率转换效率达到12.5 %。为了评价电极的性能，还研究了重复拉伸和释放循环对电阻的影响。研究发现，PEDOT：PSS与聚氧乙烯网络的互穿结构具有良好的协同作用，使得PEDOT：PSS具有优异的机械拉伸性能和较高的电导率。通过仔细调节添加剂的用量，展示了电阻值作为机械变形函数的微小变化的检测能力，从而展示了能够检测手指微小运动的可拉伸、可回弹的皮肤应变传感器。

基于弹性体导电聚合物复合材料的生物相容性应变传感器在人体监测装置中发挥着重要作用。然而，制造高灵敏度、类似皮肤的(柔性和可拉伸)应变传感器，具有广阔的工作范围仍然是一个巨大的挑战。本文报道了一种通过混合聚合物溶液制备弹性体导电蒙皮复合材料的新工艺。我们的e-skin基底是根据聚二甲基硅氧烷( PDMS )和光敏聚酰亚胺( PSPI )溶液的重量制备的，可以控制基底颜色。在类皮肤基底上形成激光诱导石墨烯( LIG )，研制了一种e-皮肤三维柔性应变传感器。对于一步法工艺，采用激光直写法( LDW )制备了具有闭孔多孔结构的耐久LIG / PDMS / PSPI复合材料。石墨烯片层的LIG包复在闭孔结构上构成可变形的导电通路。与闭孔结构集成的LIG在施加拉伸应变时加剧了导电网络的变形，增强了灵敏度。我们的传感器不仅能有效地监测人的精力充沛的运动，还能监测微妙的振动和生理信号，用于智能声音传感。类皮肤应变传感器表现出超宽传感范围( 120 %应变)、大灵敏度(规整因子~ 380 )、短响应时间( 90 ms )和恢复时间( 140 ms )的完美结合，以及优越的稳定性。我们的传感器在可穿戴健康监测设备、机器人触觉系统和人机接口系统中具有巨大的创新应用潜力。

基于弹性体导电聚合物复合材料的生物相容性应变传感器在人体监测装置中发挥着重要作用。然而，制造高灵敏度、类似皮肤的(柔性和可拉伸)应变传感器，具有广阔的工作范围仍然是一个巨大的挑战。本文报道了一种通过混合聚合物溶液制备弹性体导电蒙皮复合材料的新工艺。我们的e-skin基底是根据聚二甲基硅氧烷( PDMS )和光敏聚酰亚胺( PSPI )溶液的重量制备的，可以控制基底颜色。在类皮肤基底上形成激光诱导石墨烯( LIG )，研制了一种e-皮肤三维柔性应变传感器。对于一步法工艺，采用激光直写法( LDW )制备了具有闭孔多孔结构的耐久LIG / PDMS / PSPI复合材料。石墨烯片层的LIG包复在闭孔结构上构成可变形的导电通路。与闭孔结构集成的LIG在施加拉伸应变时加剧了导电网络的变形，增强了灵敏度。我们的传感器不仅能有效地监测人的精力充沛的运动，还能监测微妙的振动和生理信号，用于智能声音传感。类皮肤应变传感器表现出超宽传感范围( 120 %应变)、大灵敏度(规整因子~ 380 )、短响应时间( 90 ms )和恢复时间( 140 ms )的完美结合，以及优越的稳定性。我们的传感器在可穿戴健康监测设备、机器人触觉系统和人机接口系统中具有巨大的创新应用潜力。

可拉伸导体是软电子学中的关键部件之一，可使电子器件和传感器在弹性基板上无缝集成。其独特的机械柔韧性和可伸展性优势，使得各种可穿戴的生物电子器件能够适应曲面的皮肤表面，用于长期的健康监测应用。这里，我们报道了一种基于聚( 3，4 -乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐( PEDOT：PSS )的可拉伸聚合物共混物，该共混物可以采用喷墨打印工艺进行图形化，同时具有较低的方块电阻和容纳较大的机械变形。我们系统地研究了各种极性溶剂添加剂对PEDOT和PSS晶粒相分离的影响，通过促进PEDOT网络中电荷的跃迁，改变PEDOT链的构象，从而改善膜的电学性能。在原PEDOT：PSS水溶液中加入5wt %乙二醇可得到最优的油墨配方，其方块电阻可低至58Ω /□，将上述溶液与软聚合物聚环氧乙烷( PEO )共混也可得到弹性，喷墨打印成型的PEDOT：PSS / PEO聚合物共混薄膜方块电阻低至84Ω /□，可抵抗高达50 %的拉伸应变，电性能变化不大。由于其良好的导电性和弹性，我们进一步证明了在薄的聚二甲基硅氧烷( PDMS )衬底上使用聚合物共混作为可拉伸的互连线和可拉伸的干电极用于光电容积描记( PPG )和心电图( ECG )记录的应用。本工作展示了印刷型可拉伸导电聚合物在低成本可穿戴传感器贴片中用于智能健康应用的潜力。

近年来，可穿戴式压电纳米发电机( PENG )的发展引起了人们的广泛关注，尤其是在选择高压电系数的无铅压电材料方面。钛酸钡( BTO )是一种环境友好型压电陶瓷。由BTO基压电填料衍生的PENGs近来引起了广泛关注。然而，在追求高输出性能时，柔性电极的探索和仿触觉功能的可穿戴PENGs的应用通常被忽略。采用冷冻干燥法制备了0.82 Ba ( Ti 0.89 Sn 0.11 ) O3-0.18 ( Ba 0.7 Ca 0.3 ) TiO3组成的多孔压电填料，然后将聚二甲基硅氧烷( PDMS )填充到压电陶瓷的微孔中，形成了具有明显三维互联结构且分布均匀的无机压电材料。掺杂和结构修饰均能提高BTO基PENG的输出性能，其中合理的掺杂对提高当前PENG系统的电输出起着重要作用。为实现全柔性压电纳米发电机( PENG )，采用集成PDMS的银纳米线网络作为柔性电极，采用真空过滤与后续干转移工艺相结合的技术制备。PENG在2   Hz的垂直力35   N下，可输出最大开路电压( V OC )为39   V，短路电流( I SC )为2.9  μA，最大瞬时功率为24.2  μW。此外，该器件在受到外压或弯曲应力作用时能有效地显示输出电信号。垂直压应力下PENG的输出特性高于弯曲应力，COMSOL仿真也证实了这一点。