AgNFs/MWCNT柔性应变传感器，用于医疗保健/人机互动等

1成果简介

随着物联网（IoT）技术和第五代移动通信技术（5G）的发展，对智能可穿戴设备的需求不断增加。因此，具有高拉伸性的应变传感器得到了迅速发展。电子皮肤和智能穿戴产品的实现需要柔性应变传感器的不断突破。本文，中国石油大学（华东）石油工程学院张冬至 副教授 团队在《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“A flexible wearable strain sensor for human-motion detection and a human–machine interface”的论文，研究使用两层聚二甲基硅氧烷（PDMS）和一个传感层制备了具有夹层结构的柔性可拉伸传感器。高导电感测层由银纳米花（AgNFs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）组成，其协同效应成功地提高了薄膜的柔韧性和导电性。

该传感器具有高伸缩性（100%）、快速响应时间（60 ms）、高规格系数（1187.07）和高稳定性，能够检测生理和运动信号，如脉搏、语音识别和关节位置。基于传感器阵列技术，研制了一种电子皮肤阵列，实现了皮肤表面压力的多点分布式检测。此外，使用这种电子皮肤设计了智能手套，通过无线传输和3D建模技术，使用虚拟显示界面实现了手势跟踪。该传感器在人机交互、机械控制和可穿戴电子设备领域具有广阔的发展前景。

2图文导读

图1、 （a） AgNFs/MWCNTs复合传感材料的制备工艺。（b） 柔性应变传感器的制造程序。

图2、 AgNFs、MWCNTs和AgNFs/MWCNTs的XRD图谱。

图3 、（a和b）AgNFs、（c）MWCNTs和（d）AgNFs/MWCNTs样品的SEM图像。

图4、 （a） 拉伸过程中微裂纹变化示意图。（b） AgNFs/MWCNTs薄膜应变行为机理示意图。

图5、显示了使用志愿者佩戴的传感器检测生理和运动信号

图6、（a） 可穿戴手势识别装置系统的示意图。（b） 可穿戴智能手套装置。（c） 用于手势识别的人机交互界面。

3小结

AgNFs/MWCNTs柔性应变传感器是可拉伸的（应变>100%），并显示出高灵敏度（GF = 1187.07）。该传感器具有快速响应时间（60毫秒）和出色的耐用性（拉伸>2000倍）。它可以有效地识别大小应变，例如脉搏信号，语音识别，呼吸监测和关节弯曲。此外，还制作了一种电子皮肤阵列，可以紧密附着在人体皮肤上，实现皮肤表面压力的多点分布检测。最后，基于传感器阵列技术、无线传感技术和3D建模技术设计了一种智能手套无线监控系统。手部位置可以通过LabVIEW界面的3D操纵器模型实时显示，实现人机交互。因此，AgNFs/MWCNTs柔性应变传感器在生理健康监测、可穿戴电子设备和工业机器人等领域具有广阔的应用前景。

文献：
https://doi.org/10.1039/D2TC03147G

来源：材料分析与应用