常州大学《AMT》:柔性石墨烯-SEBS应变传感器,用于监测生理信号

研究利用晶体石墨烯中原子级配置缺陷的优势特性和热转移印刷技术,制作出了柔性 LIG-SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)应变传感器。该传感器具有优异的机电特性,包括非凡的灵敏度(413-3118)、最小的滞后和较宽的应变范围(>100% 应变)。

成果简介

利用可穿戴应变传感器获取人体的物理和机械应变信息,可为个人医疗保健、人机界面等提供重要数据。最新研究表明,CO2激光划线可以在环境气氛下将聚酰亚胺薄膜转化为多孔石墨烯海绵。然而,当这种导电的激光诱导石墨烯(LIG)薄膜用作可拉伸应变传感器时,却与坚硬的塑料基底不匹配。

本文,常州大学Dun Wu、Qiang Wang等研究人员在《Adv Mater Technol》期刊发表名为“Full-Range On-Body Strain Sensor of Laser-Induced Graphene Embedded in Thermoplastic Elastomer via Hot Pressing Transfer for Monitoring of the Physiological Signals”的论文,研究利用晶体石墨烯中原子级配置缺陷的优势特性和热转移印刷技术,制作出了柔性 LIG-SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)应变传感器。该传感器具有优异的机电特性,包括非凡的灵敏度(413-3118)、最小的滞后和较宽的应变范围(>100% 应变)。

同时,SEBS-LIG 应变传感器具有稳定、快速的动态响应和良好的重复性。此外,该传感器还可与无线通信模块集成,通过智能手机应用程序对生理信号进行远程实时监测。

图文导读

常州大学《AMT》:柔性石墨烯-SEBS应变传感器,用于监测生理信号

图1、高性能LIG-SEBS应变传感器的制造工艺示意图。

常州大学《AMT》:柔性石墨烯-SEBS应变传感器,用于监测生理信号

图2、转移步骤前后LIG的表征

常州大学《AMT》:柔性石墨烯-SEBS应变传感器,用于监测生理信号

图3、LIG样品的XPS和拉曼分析

常州大学《AMT》:柔性石墨烯-SEBS应变传感器,用于监测生理信号

图4、LIG-SEBS传感器的机电和传感特性

常州大学《AMT》:柔性石墨烯-SEBS应变传感器,用于监测生理信号

图5、在实际应用中实时检测人体肌肉运动

常州大学《AMT》:柔性石墨烯-SEBS应变传感器,用于监测生理信号

图6、LIG-SEBS应变传感器无线传感系统的设计和组装

小结

综上所述,本文开发了一种全聚合物原料、大规模、高保真路线,通过热压转移将SEBS的刚性LIG和弹性体集成在一起,生产出对皮肤无害的高性能应变传感器。LIG-SEBS应变传感器具有高灵敏度和宽应变工作范围(>100%应变),涵盖了人体运动的所有尺度。超过 5000 次循环的高可逆性和稳定性证明了这些传感器的坚固结构。最后,通过设计和组装无线传感平台,LIG-SEBS应变传感器证明了其在远程手势识别、电子皮肤、疾病监测、康复治疗和运动训练方面的潜在表皮应用。

文献:https://doi.org/10.1002/admt.202301658

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