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用于具有超宽线性响应的应变传感器和对应变不敏感的温度传感器的可穿戴离子凝胶纤维
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-06-25 , DOI: 10.1021/acsami.2c09001
Fei Wang 1 , Jianwen Chen 1 , Xihua Cui 2 , Xining Liu 1 , Xiaohua Chang 1 , Yutian Zhu 1
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纤维形状的可拉伸应变和温度传感器非常适合可穿戴电子产品,因为它们具有出色的柔韧性、舒适性、透气性和易于编织到织物中。在此,我们通过简便且可扩展的湿法纺丝技术制备了一种由热塑性聚氨酯(TPU)和离子液体(IL)组成的智能离子凝胶基纤维,该纤维可用作具有良好线性(相关系数为0.997)的可穿戴应变传感器) 在超宽感应范围(高达 700%)、超低检测限 (0.05%)、快速响应 (173 ms) 和恢复 (120 ms) 以及高重现性。由于这些出色的应变传感性能,设计的 TPU/IL 离子凝胶纤维状传感器能够监测细微的生理活动和大的人体运动。更有趣的是,由于响应速度快,应变分辨率高,纤维状传感器可以缝入织物中,根据摩尔斯电码原理对信息进行秘密加密和无线翻译。更重要的是,如果将离子凝胶纤维设计成“S”形,可以得到一种可穿戴的应变不敏感温度传感器,可以有效消除应变对温度传感的干扰。发现当传感器同时承受30%的拉伸应变时,温度传感的误差在0.15℃以内。此外,由于 IL 的快速稳定的热响应,这种应变不敏感的温度传感器在宽温度范围(-15 至 100°C)内显示出单调的温度响应,具有 0.1°C 的超高检测精度和良好的可靠性。这种温度传感器可以实现热辐射、接近和呼吸的检测,在智能皮肤、个人医疗保健和可穿戴电子产品方面展现出巨大的潜力。这项工作提出了一种简单而有效的策略来实现可穿戴电子设备和智能织物的基本应变和温度传感能力,而不会相互干扰。



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更新日期:2022-06-25
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