柔性可穿戴傳感器的案例
清華蹇木強Science China Materials綜述：碳材料基柔性可穿戴傳感器
雖然基于碳材料的溫度傳感器已經被報道，但是它們的靈敏度仍然太低，不能監測體溫。為實現體溫的準確測量，需要進一步探索新的傳感機理和傳感器的合理設計。高度集成多個柔性傳感器以同時監測多個信息是非常需要的。為了精確地獲得相應的刺激，分離不同的信號是至關重要的。通過將不同傳感器的柔性傳感器集成在不同的信號中去耦合可能是一種可行的策略。
此外，柔性傳感器與能量轉換和存儲裝置的集成對于可穿戴電子設備的實際應用是必需的。基于壓電或摩擦電效應的自供電柔性傳感器已被報道為一種十分可行的方法。
展開 清華大學張瑩瑩AM: 一篇綜述帶你領略柔性可穿戴電子器件中碳材料的風采
基于碳材料的柔性可穿戴應變傳感器的制備、原理與性能
碳納米管和石墨烯在可穿戴應變傳感器中的應用（左），其他碳材料在可穿戴式應變傳感器中的應用（右）。
圖2. 基于碳材料的可穿戴壓力傳感器的設計、制備及性能
碳材料在柔性壓力傳感器中的應用。
圖3. 柔性可穿戴應變/壓力傳感器的應用展示
基于碳材料的柔性可穿戴應變/壓力傳感器在人類活動監測、電子皮膚和人機交互中的應用。
（二）碳材料在柔性可穿戴溫/濕度傳感器的應用
圖4. 基于碳材料的柔性溫度傳感器的設計、制備及性能
圖5. 基于碳材料的柔性濕度傳感器的設計、制備及性能
碳材料在柔性濕度傳感器中的應用。
（三）碳材料在柔性可穿戴電化學傳感器的應用
圖6. 基于碳材料的柔性電化學傳感器的設計及性能
基于碳材料的柔性可穿戴電化學傳感器，用于健康相關的化學組分的無創監測。
圖7. 基于碳材料的可拉伸/自愈合柔性電化學傳感器的設計
碳材料在可拉伸/自愈合電化學傳感器中的應用。
（四）基于碳材料的柔性導電電極/導線，用于可穿戴醫療系統
圖8.碳納米管基柔性導電電極用于電生理信號檢測
圖9. 石墨烯基柔性導電電極用于電生理信號檢測
圖10.
展開 ：高性能橡膠基柔性可穿戴多功能傳感器
近年來，柔性可穿戴功能傳感器的迅速發展改變了傳統的醫療診斷模式，賦予其可穿戴、舒適、遠程操作、及時反饋等綜合特性，推動了可穿戴人體活動監測和個人健康管理的出現。在眾多可穿戴傳感器的應用中，應變傳感和溫度傳感是重要的研究方向。應變響應的高靈敏度是準確檢測人體引起的細微運動（例如脈搏和心跳）到關節、肌肉大尺度動作的關鍵。同時，實時且連續的皮膚溫度監測對于預測人體和熱環境的認知狀態以及疾病的早期診斷至關重要。一般來說，為了滿足全人體運動檢測和實時溫度變化監測的基本要求，傳感器不僅要具備寬廣的響應范圍和全工作范圍內的高靈敏度，還必須具備較高的電阻溫度系數和溫度分辨力。然而，目前大多數可穿戴傳感材料的實際應用普遍受限于柔性拉伸、靈敏度與力學強度不理想，導電率較低、熱敏性差以及感官功能單一等問題。
近期，廣西大學徐傳輝教授課題組設計了一種以橡膠為基材，具有高靈敏度、低檢測限、高溫度系數和高力學強度的多功能柔性傳感器材料。該橡膠復合材料由羧基丁苯橡膠（XSBR）與天然高分子絲膠（SS）非共價鍵修飾的碳納米管（CNTs）通過加工手段調控膠乳復合成膜制備（如圖1）。
圖1 XSBR/SSCNT傳感器的制備與形貌表征
其中SS來源蠶絲屬可再生資源，能夠提高碳納米管在橡膠基體中的分散性，而不會對CNTs造成任何化學破壞。由此制備的XSBR/SSCNT傳感器能夠檢測細微和大的變形，具有217%伸長率、12.58 MPa拉伸強度、25.98 高靈敏度（即應變系數）、1% 應變低檢測限，0.071 S/m高電導率和 0.504 wt%滲透閾值（如圖2）。
展開 新型柔性薄膜晶體管：有望帶來高性能柔性可穿戴設備！
導讀
近日，中國山東大學與英國曼徹斯特大學的研究人員在柔性電子領域取得一項重要進展，他們開發出超高速的新型柔性納米晶體管。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
背景
傳統電子產品，往往會給我們一種“僵硬”的印象，它們無法經受彎曲、扭曲和拉伸。然而，新興的柔性電子產品卻彌補了傳統電子產品的這些不足。特別是對于可穿戴設備來說，柔性電子技術的發展大大改善了用戶的佩戴體驗，更加適應人體的自由運動。
之前，筆者曾介紹過許多柔性電子產品，例如：柔性電池、柔性液晶屏、柔性可穿戴傳感器、柔性的有機閃存、柔性超級電容、柔性微處理器、柔性觸控傳感器、柔性天線、柔性電子紙張等等。為了讓大家有一個更直觀的認識，下面通過圖片進行展示：
（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）
（圖片來源：日本東北大學）
（圖片來源：佛羅里達州立大學）
（圖片來源：KAIST）
（圖片來源：曼徹斯特大學）
（圖片來源：英屬哥倫比亞大學）
（圖片來源：Graphene Flagship）
（圖片來源： Mats Tiborn）
創新
近日，在柔性電子領域又出現一項重要研究進展。中國山東大學（ Shandong University）與英國曼徹斯特大學（University of Manchester ）的研究人員合作開發出一種新型超高速的柔性納米晶體管，也稱為“薄膜晶體管”（TFT）。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
技術
TFT 是一種通常應用于液晶顯示屏（LCD）中的晶體管。具有LCD顯示屏的大多數現代電子設備，例如智能手機、平板電腦和高清電視，都具有TFT。
TFT是如何工作的呢？
展開 
北京大學：柔性可變形三維傳感器重要進展！
隨著人們日益重視生理健康，越來越多的業界人士致力研發可貼附在人體各個部位的柔性可穿戴式傳感器，用于監測溫度、心率、肌電、血壓等多種生理特征。然而，對于起伏很大、拉伸形變明顯的身體部位，尚需構建一個更加立體的可變形結構，實現與皮膚在任何狀態下的共形接觸，提高信號質量，減少監測時的噪聲。
近日，北京大學信息科學技術學院、納米器件物理與化學教育部重點實驗室胡又凡研究員課題組在相關研究中取得重要進展。他們首先采用銀納米線（具有良好的透光性、導電性和機械柔韌性）作為導電材料、聚對二甲苯作為襯底材料，構建3μm厚的超薄AgNWs/parylene復合薄膜，在導電性、透明度、穩定性等方面均具有優勢。
隨后，課題組將其應用于心電監測和高頻天線，所獲取的心電信號電壓幅值和信號特征與商用電極類似，可清晰記錄各波形的特征性心電圖峰；與此同時，制備的天線工作頻段在4.3 GHz以上，可覆蓋無線局域網（WLAN，5GHz）和射頻識別（RFID，4.3～5.8 GHz）的工作范圍，且具有良好的高頻特性和全向性。更重要的是，課題組基于“剪紙”工藝原理，提出一種構建三維可變形電子系統的通用方案，包括合理的激光圖案切割設計和獨特的圖形化流程。理論分析的結果證明通過切割圖形的設計，可有效增強薄膜與人體皮膚之間的黏附性。他們利用此三維可調結構，構建可變形的透明濕度傳感器，以手肘和手指關節為例，成功實現了這些部位的汗液監測。
被選為《先進科學》封面的可變形透明濕度傳感器研究
這一研究由此給出一種構建三維可變形傳感系統的通用策略，證明了在各類皮膚曲面上實現高性能傳感器系統的可行性，以及可應用于未來復雜皮膚表面的各類生理健康監測。
展開 東華大學侯愷/朱美芳院士《JMCA》異構/堅韌/穩定/導電/凝膠纖維基可穿戴應變傳感器
圖
5：PANI-6/PMON混合凝膠纖維集成織物用于監測人體運動和壓力感應的柔性陣列傳感器的實時相對電阻變化。
圖
6
.
在液體環境中對PANI-6/PMON雜化凝膠纖維的機械感測。
【總結】
團隊提出了具有異質網絡的強韌導電性
PANI/PMON雜化凝膠纖維，以實現感覺功能。得益于多分子相互作用以及協同的疏水性和親水性網絡結構，此類混合凝膠纖維具有機械耐久性，液體環境穩定性和寬應變響應性能，然后可以有效且協同地集成到基于凝膠纖維的柔性可穿戴傳感器中。
值得注意的是，這些基于混合凝膠纖維的傳感器不受復雜液體環境（例如水和鹽水）的干擾，有助于在空氣/潮濕條件下穩定，超靈敏地實時監測人體運動和生理信號。
團隊
非常希望這樣的PANI/PMON混合凝膠纖維能夠很好地用作可穿戴和植入式傳感器，用于健康監
測，創新的電子產品和人機交互。
參考文獻
：
doi.org/10.1039/D1TA02422A
版權聲明
：「
高分子材料科學
」公眾號旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。如有侵權或引文不當請聯系作者修正。商業轉載或投稿請后臺聯系編輯。感謝各位關注！
展開 北大研究人員在柔性可變形三維傳感器研究中取得重要進展
隨著人們日益重視生理健康，越來越多的業界人士致力研發可貼附在人體各個部位的柔性可穿戴式傳感器，用于監測溫度、心率、肌電、血壓等多種生理特征。然而，對于起伏很大、拉伸形變明顯的身體部位，尚需構建一個更加立體的可變形結構，實現與皮膚在任何狀態下的共形接觸，提高信號質量，減少監測時的噪聲。
近日，北京大學信息科學技術學院、納米器件物理與化學教育部重點實驗室胡又凡研究員課題組在相關研究中取得重要進展。他們首先采用銀納米線（具有良好的透光性、導電性和機械柔韌性）作為導電材料、聚對二甲苯作為襯底材料，構建3μm厚的超薄AgNWs/parylene復合薄膜，在導電性、透明度、穩定性等方面均具有優勢。隨后，課題組將其應用于心電監測和高頻天線，所獲取的心電信號電壓幅值和信號特征與商用電極類似，可清晰記錄各波形的特征性心電圖峰；與此同時，制備的天線工作頻段在4.3 GHz以上，可覆蓋無線局域網（WLAN，5GHz）和射頻識別（RFID，4.3～5.8 GHz）的工作范圍，且具有良好的高頻特性和全向性。更重要的是，課題組基于“剪紙”工藝原理，提出一種構建三維可變形電子系統的通用方案，包括合理的激光圖案切割設計和獨特的圖形化流程。理論分析的結果證明通過切割圖形的設計，可有效增強薄膜與人體皮膚之間的黏附性。他們利用此三維可調結構，構建可變形的透明濕度傳感器，以手肘和手指關節為例，成功實現了這些部位的汗液監測。
被選為《先進科學》封面的可變形透明濕度傳感器研究
這一研究由此給出一種構建三維可變形傳感系統的通用策略，證明了在各類皮膚曲面上實現高性能傳感器系統的可行性，以及可應用于未來復雜皮膚表面的各類生理健康監測。
展開 沈國震課題組：用于可穿戴觸摸鍵盤的新型柔性觸覺傳感器
柔性觸覺傳感器作為可穿戴電子設備的核心部件，在消費電子、軍事、醫療健康等領域呈現出巨大的市場前景。
最近，中國科學院半導體研究所沈國震課題組成功研制出一種基于具有特殊微結構的銀納米線/PDMS復合電介質層材料的柔性透明電容式壓力傳感器，實現了類似人體皮膚功能，可快速感知微小壓力變化。與采用純PDMS平面結構的電介質層器件相比，所制備的傳感器具有更高的靈敏度(0.831 kPa?1，<0.5 kPa)，更低的檢測范圍，更好的穩定性和耐久性。本文對導電填料含量和微結構的增強傳感機 理也進行了討論。
此外，作者還研制了一個5×5的傳感器陣列并成功地用于柔性可穿戴式觸摸鍵盤系統，實現了壓力觸覺傳感器在電子皮膚與人機交互中的應用。
參考文獻：
Flexible and transparent capacitive pressure sensor with patterned microstructured composite rubber dielectric for wearable touch keyboard application
Science China Materials，2018，doi：10.1007/s40843-018-9267-3
展開 寧波大學翁更生團隊JMCA：基于M-Ala動態配位的多重刺激電信號響應性自供能水凝膠傳感器
對外界環境或人體生理信號等多種刺激作出響應是電子皮膚、可穿戴生理監測治療裝置等柔性可穿戴傳感設備的重要要求。滿足以上要求需要考慮的一個重要問題就是電能供給的問題，而傳統電能供給設計方案不可避免的會用到笨重的外接電源與線纜，這顯然不符合新一代柔性可穿戴傳感器的設計理念。因此，自供能將是新一代柔性可穿戴傳感器的重要研究方向。一個常見的設計策略就是將柔性光伏裝置（如太陽能電池）整合進柔性可穿戴傳感器。雖然這一設計方式具有一定的使用可靠性，但整合這些太陽能電池往往需要較高的能源消耗以及較高的溫度，這可能會對柔性可穿戴傳感器中的活性材料造成損害。近年來，基于壓電材料、熱電材料、納米摩擦發電機、以及水凝膠原電池的電源作為光伏電源的一種替代方案已得到了許多關注。雖然上述新型的自供能設計策略從不同的供電原理出發，能一定程度上解決柔性傳感器自供能的問題，然而實際的人體生理信號及外界環境信號是多樣的，這就要求一種傳感器能監測多種信號，即需要滿足多重刺激響應性。但是，上述的材料設計往往只能用于某一種信號的監測（比如外力）。這就大大限制了以上設計策略在電子皮膚等方面的應用。因此，新一代的自供能柔性傳感器需要進行多重刺激響應性設計。
近期，寧波大學翁更生副教授團隊構筑了不同金屬與丙氨酸（Ala）動態配位交聯的水凝膠材料，根據原電池的設計思路，組裝得到了基于Cu-Zn原電池的自供能水凝膠傳感器。該水凝膠傳感器對外界多種刺激表現出可逆的電信號響應性，并兼具柔性、自供能及多重外界刺激響應性的特點。其設計策略與研究方法可望為新型柔性自供能可穿戴電子設備的開發提供新思路。
圖1.
展開 菲力爾推全球首款可穿戴傳感器 可保障車內安全
據外媒報道，在西班牙巴塞羅那舉行的智能城市博覽會世界大會上，美國菲力爾公司（FLIR Systems Inc.）宣布推出業界首款可穿戴傳感器平臺 - TruWITNESS，專為城市安全運營和公共安全運營而設計。該公司是世界領先的傳感器系統和熱成像設備制造商之一。
菲力爾的TruWITNESS傳感器平臺將視頻、音頻、定位數據、物聯網（IoT）功能以及云管理軟件整合至一個解決方案中，使各種組織機構能夠達到新的態勢感知水平。盡管該平臺專為需要實時移動監控的公共安全組織（如警察部隊）而設計，但是其為交通部門、運輸和過境機構、應急響應服務和停車管理組織提供了許多潛在應用。
TruWITNESS可佩戴在個人身上或安裝于車內，包括可視視頻、音頻、全球導航系統（GNSS）、陀螺儀、加速度計和磁力計傳感器。上述傳感器結合使用，可實時向中央指揮中心發送警報和流式數據。該平臺具備菲力爾的感知附近（Neighbor Aware）設備間連接功能，可作為物聯網設備，觸發附近的TruWITNESS設備、固定或機動的平移-傾斜-變焦（PTZ）安全或交通攝像頭，以及其他網聯傳感器，以響應警報事件。
菲力爾商業業務部總裁Travis Merrill表示：“現今的可穿戴監控技術主要用于執法機構，但是我們詳細TruWITNESS可用于更廣泛的領域。配備了TruWITNESS平臺和網聯設備，安全人員不僅可以將視頻傳輸到指揮中心，還可傳輸至當地的執法部門和緊急醫療人員。TruWITNESS可讓任何公共安全組織都能使用視頻來應對復雜情況，而且會隨著威脅發生而不斷進化。”
來源：蓋世汽車網
展開 中山大學吳進：高穩定/超靈敏/可拉伸/快響應/可穿戴水凝膠薄膜溫度傳感器
【科研摘要】
導電水凝膠可用于與皮膚集成在一起的可穿戴電子設備中，但是現有基于水凝膠的溫度傳感器的整體結構限制了佩戴舒適性，響應
/恢復速度和靈敏度。
最近
，
中山大學
吳進副教授
團隊
設計了基于新型薄膜夾層結構（TFSS）的可拉伸且透明的溫度傳感器，
該傳感器顯示出前所未有的熱敏性（24.54％/°C），快速響應時間（0.19 s）和恢復時間（0.08 s），寬廣的檢測范圍（
?
28至95.3°C），高分辨率（0.8°C）和高穩定性。
薄的水凝膠層（12.15μm）被兩層薄的彈性體層封裝，可防止水蒸發并增強熱傳遞，從而提高穩定性并加快響應/恢復速度。摻入水
凝膠的可水合溴化鋰（
LiBr）進一步提高了非干燥和抗凍能力，使其能夠在極端干旱的環境中避免脫水，并在零下溫度以下凍結（凝固點低于-120°C）。一項比較研究表明，
在室溫下，TFSS傳感器在電容模式下顯示的熱靈敏度是傳統電導/電阻模式下的熱靈敏度的幾倍。
重要的是，提出了一種基于水平平板電容模型的新機制，以通過考慮TFSS的介電常數和幾何變化來理解高靈敏度。薄的TFSS，可拉伸性和透明性使該傳感器能夠舒適地貼合在人體皮膚上，以便實時可靠地監視各種人體運動，身體狀態，皮膚溫度等，而不會影響外觀。
相關論文以題為
Ultrasensitive, Stretchable, and Fast-Response Temperature Sensors Based on Hydrogel Films for Wearable Applications
發表在《
ACS Appl. Mater. Interfaces
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
展開 
新型碳納米管傳感器催生可穿戴的智能紡織品
想象一下是否有舒適和便宜的可穿戴面料能夠檢測各種壓力和運動呢？現在特拉華大學的科學家們已經創造了這樣一種技術，它可能會有一些有趣的應用。這種材料由副教授Erik Thostenson和博士生Sagar Doshi領導的團隊開發，材料的基礎包括常規面料，如棉、尼龍，聚酯或羊毛等。
開拓全新的應用
傳感器涂層織物的一個潛在應用是測量人們走路時腳上的力量數據。這些數據可以幫助臨床醫生評估患者受傷后的損傷情況，或者幫助運動員預防受傷。這個應用的開發工作是特拉華大學INBRE資助的一個試點項目的一部分，托斯滕森的研究小組正在與特拉華大學的機械工程學教授、神經肌肉生物力學實驗室主任吉爾·希金森（Jill Higginson）的小組合作，攻克其中的難點。他們的目標是拿這些嵌入鞋子里的傳感器，與傳統的生物力學實驗室技術如儀器式跑步機和運動捕捉等進行對比，看是否具備獨特的性能優勢。
人們在實驗室進行測試的時候是知道自己正在被監視的，但在實驗室之外，測試者心理狀況不同可能會導致其行為是不同的。
托斯滕森說：“我們設計了一個解決方案，在實驗室之外進行測試并獲取數據：穿戴有這些新穎的紡織品的測試者走在街上、家里、任何其他地方的時候，才開始記錄他們的數據。”
特拉華大學的機械工程博士、論文的主要作者SagarDoshi，在項目中負責的是制造傳感器、優化它們的靈敏度、測試它們的力學性能、并將它們集成到鞋子中。他已經在進行初步測試的人員身上佩戴了傳感器。
展開 由紙巾制成的可穿戴傳感器：柔軟、便宜、多用途！
導讀
近日，美國華盛頓大學的工程師們將面巾紙（類似于廁紙）轉化成了一種新型可穿戴傳感器，它可以檢測脈搏、眨眼和其他類型的人體運動。這種傳感器輕量、柔軟且便宜，可應用于醫療保健、娛樂和機器人等領域。
背景
時下，各種可穿戴產品紛紛出現在我們的視野中，例如：智能織物、智能皮膚、智能手環、智能手表、智能貼片、智能手套等等。可穿戴技術不僅有利于生活娛樂，還可用于健康監測、運動監測、環境監測等多個方面。從筆者之前對于可穿戴技術的介紹中，我們不難發現，可穿戴技術的發展正呈現出自供電、柔性化、低成本、易制造等趨勢。
創新
今天，筆者要再介紹一項可穿戴技術方面的創新成果。近日，美國華盛頓大學的工程師們將面巾紙（類似于廁紙）轉化成了一種新型可穿戴傳感器，它可以檢測脈搏、眨眼和其他類型的人體運動。這種傳感器輕量、柔軟、便宜，可應用于醫療保健、娛樂和機器人等領域。
有關這項技術的論文發表于1月份的《先進材料技術》（Advanced Materials Technologies）雜志。現在，這項研究已經通過了實驗，研究人員希望找到一種合適的商用方法。在2017年12月，這項研究已經申請了臨時專利。
技術
在論文中，科學家們演示了通過撕開具有納米復合材料的面巾紙，打破紙張的纖維，紙張就可以像傳感器一樣工作。這項研究的高級作者、華盛頓大學機械工程系副教授 Jae-Hyun Chung 表示，它可以檢測到心跳、手指力量、手指運動、眼球運動等等。
( 圖片來源：Dennis R. Wise / 華盛頓大學 ）
( 圖片來源：Dennis R. Wise / 華盛頓大學 ）
在研究中，科學家們使用了類似于廁紙的紙巾，這種紙巾和傳統的廚房紙巾沒什么差別。然后，紙巾被澆上摻入碳納米管的水。碳納米管是一種微型材料，可以導電。
展開 王中林院士團隊Nano Energy : 柔性摩擦納米發電機與柔性電池集成構筑可穿戴的自充電電源組
【引言】
柔性電子器件，例如可穿戴器件、電子皮膚和智能傳感器等，由于其獨特的柔性以及高效、低成本制造工藝受到了各界的矚目。為了實現全面的柔性，柔性的儲能系統不可或缺。在各種儲能裝置中，鋰離子電池(LIB)由于其高能量密度和良好的可循環性是便攜式電子產品的最佳選擇之一。然而，傳統LIB是剛性的，難以與柔性電子器件兼容。因此，應優化集電器、電解液和包裝，以符合柔性器件的需求。最近，摩擦納米發電機(TENGs)因其收集機械能并將其轉化為電能而備受關注。TENG可以從日常人體運動中獲取能量，為LIB等儲能設備提供能量。研究人員已經將TENG與各種儲能裝置集成以形成自供電系統。
【成果簡介】
近日，中科院北京納米能源與系統研究所王中林院士、孫春文研究員、西班牙馬德里材料研究所José Antonio Alonso教授(共同通訊作者)等將柔性摩擦納米發電機(TENG)與柔性電池集成構筑可穿戴的自充電電源組，并在Nano Energy上發表了題為“Structural and Electrochemical Properties of LiMn0.6Fe0.4PO4 as a Cathode Material for Flexible Lithium-ion Batteries and Self-charging Power Pack”的研究論文。作者首先通過中子粉末衍射(NPD)技術研究了Fe摻雜對LiMnPO4(LMP)結構的影響。所制備的LiMn0.6Fe0.4PO4/碳(LMFP/C)材料在1C的電流密度下顯示出90 mAh·g-1的較高比容，是LiMnPO4/C的約5倍，其具有1000次循環以上的出色循環性能。
展開 西安交大《AFM》封面文章：工程化水凝膠可穿戴領域重要進展！
然而，現有的柔性可穿戴傳感器多基于石墨烯、Ecoflex、織物等材料，因存在器件-皮膚界面機械強度失配、穿戴不適、生物相容性不足等問題，難以實現廣泛應用。水凝膠是一種高含水量的三維網狀聚合物，具有優異的生物相容性和接近人體皮膚的彈性模量，成為發展下一代柔性可穿戴傳感器的理想選擇。
然而，發展水凝膠柔性傳感器仍面臨以下挑戰：1、水凝膠容易失水，進而引起機械、電學等性能發生改變，導致器件性能不穩定；2、高含水量增加水凝膠與其它基底或電極材料之間的鍵合難度。解決水凝膠的水分蒸發和弱界面粘接問題，提升耐用性和長期穩定性，以及開發低成本、大面積水凝膠柔性器件制備技術是實現其工程化應用的關鍵。
為此，西安交通大學蔣莊德院士、趙立波教授團隊和加州大學洛杉磯分校Ali Khademhosseini教授課題組首次探索了明膠-甲基丙烯酸酯水凝膠（Gelatin methacryloyl，GelMA）用于發展柔性觸覺器件的可行性，研發了一種基于GelMA的高靈敏度、透明、皮膚適形、可完全溶液加工的柔性可穿戴觸覺傳感器，有效克服上述難題，并實現了在人身體上的可穿戴醫療應用。該GelMA柔性傳感器可經受住3500多次循環壓力作用，在72小時內能保持測量性能穩定，并可實現低成本、大面積制備，為實現水凝膠柔性傳感器的工程化應用帶來了新希望。
（a）GelMA水凝膠柔性觸覺傳感器的結構設計示意圖（b）完全基于溶液加工的制備技術。（c）GelMA水凝膠柔性觸覺傳感器照片（d）GelMA水凝膠觸覺傳感器的循環試驗結果
該水凝膠柔性觸覺傳感器采用電容檢測原理，利用GelMA為介電彈性體，通過壓力感知來實現人體生理信號檢測。
展開 