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BOB综合体育百家乐:新型多功能柔性可穿戴电子器件的最新研究进展

发布时间:2022-09-27 01:00:14 来源:bob手机版网页 作者:bob综合体育app入口

  近期,功能性可穿戴电子器件随着物联网 (IoT)、云计算,大数据和人工智能 (AI)等现代产业和多学科领域的发展得到迅速扩展。

  多功能柔性可穿戴电子器件在个人健康管理、药物输送、运动检测和电子皮肤等领域得到了广泛应用,从而丰富了我们的生活。但是,在实际使用中,可穿戴柔性设备面临诸多挑战。因此,开发新型多功能柔性可穿戴电子器件尤为重要。

  鉴于此,本文梳理了近期采用静电纺丝技术构建多功能柔性可穿戴电子器件的研究进展,供大家了解学习。

  1. 哈尔滨工业大学汪桂根教授等人Nano Energy :基于电纺纳米纤维膜的防水、透气、可清洗可穿戴电子产品

  ➣本文通过制造基于纳米纤维的摩擦纳米发电机(NF-TENG)报道了一种防水、透气和可穿戴的电子产品。

  ➣NF-TENG 由电纺 PA66/MWCNTs(多壁碳纳米管)纳米纤维膜组成,纳米网结构用作摩擦正极层和电纺 PVDF 纳米纤维膜作为摩擦负极层。

  ➣获得的NF-TENG具有11.5 mm s-1的高渗透率,得益于层次化网络,因此具有良好的可水洗特性。NF-TENG有望在自供电可穿戴技术领域提供一个新的愿景。

  2. 郑州大学代坤教授Nano Energy:受珍珠层启发的具有协同界面交互作用的可调应变传感器,用于手语解释

  ➣通过在多层热塑性聚氨酯(TPU)静电纺毡中喷涂Ti-O-C共价键交联MXene/还原氧化石墨烯(rGO) (MGO)溶液,制备出仿珍珠结构的应变传感器。

  ➣特殊的珍珠层模拟结构和不同纳米片的协同运动赋予 MGO/TPU 应变传感器 (MGTSS) 高灵敏度、超低检测限(0.05% 应变)、大检测范围(高达 200% 应变)、响应时间短(70 ms)和良好的传感稳定性和耐用性(5000 拉伸) /释放周期)。

  ➣此外,珍珠层模拟应变传感器可通过监测手指手势用于手语解释,显示出在下一代可穿戴柔性电子设备中的应用前景。

  3. 青岛大学江亮&周彦粉Adv. Electron. Mater.:基于弹性体/碳纳米管复合纤维的新型应变传感器

  ➣通过静电纺丝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)制备了弹性体纤维。在真空过滤和超声处理下,依次用多巴胺涂层和羧基接枝多壁碳纳米管(MWCNTs)涂覆SEBS纤维以进行功能化。

  ➣基于Ts复合纤维的应变传感器表现出优异的性能,包括3717的高应变系数和高达530%的大可用应变范围。

  ➣传感器在监测小应变(例如,脉搏和声带振动)和大应变(例如,手指、肘部和膝盖弯曲)方面表现出出色的耐洗性和较好的灵敏度。

  4. 江南大学魏取福ACS Appl. Mater. Interfaces:通过一步静电纺丝法制备全纤维结构的自供电可穿戴传感器

  ➣研究者利用一种简便、可扩展的一步静电纺丝制备技术构建了一种全纤维结构的摩擦电纳米发电机(TENG)。

  ➣将乙基纤维素与聚酰胺6共静电纺丝作为摩擦电正极材料,创新性地将一种强负电性导电材料MXene片掺入聚偏氟乙烯纳米纤维中,作为摩擦电负极材料。

  ➣组装的全纤维TENG具有优异的耐用性和稳定性,以及出色的输出性能,在100MΩ的负载电阻下达到了290mW/m2的峰值功率密度。

  ➣TENG能收集能量为各种发光二极管(LED)供电,并作为自供电传感器监测人体运动,在可穿戴电子器件中具有广阔的应用前景。

  5. 厦门大学刘健&叶美丹&曾宪海Nano Energy:生物质衍生多功能波状分层碳气凝胶的制备及其在可穿戴电子设备中的应用

  ➣本工作中以葡萄糖&双氰胺纳米片(C-GD)和纤维素纳米纤维(CNFs)的煅烧混合物为可持续、廉价的前驱体,采用生物质介导策略合成了氮掺杂碳气凝胶(C-NGD)。

  ➣合成的C-NGD具有良好的弹性、可压缩性和抗疲劳性。C-GD与CNFs的相互作用形成了超稳定的波状分层结构,可以承受超高压缩应变(95%)和长期压缩(3000次循环,50%应变)。

  ➣在0至10kPa下可获得宽范围的线性灵敏度,该灵敏度高达10.08kPa-1。这些优点使得碳气凝胶可用于可穿戴压阻传感设备中,以检测人体运动和生物信号。

  ➣将TiO2 NPs添加到了微纳米层级多孔PAN纳米纤维中,从而使TENG具有出色的抗紫外线性、自清洁性和抗菌性。

  ➣Ag和TiO2都有抑制细菌生长的作用。TiO2和Ag NPs的偶联作用使其具有良好的抗菌性能。TiO2中快速释放的Ag+离子和自由基可以有效杀死种植体表面附近的浮游细菌,最终抑制细菌生长。

  ➣该TENG可作为人体运动监测器,为人体在危险状态下的运动提供帮助和保障。基于高灵敏度和卓越的稳定性,我们的TENG传感器能够检测不同的人体运动。

  ➣为实现实时监测,该系统进一步集成了一个信号处理电路,开发了一个自供电的计步器,以实时监测人体运动,并保存健康数据供进一步分析。

  7. 香港理工大学郑子剑Nat. Mater.:透气超弹液态金属纤维垫在生物相容性可拉伸电子器件中的应用

  ➣研究者提出了一种可拉伸导体,该导体是通过将液态金属简单地涂覆或印刷到静电纺丝弹性纤维垫上制备而成的。

  ➣本研究将该可拉伸导体称为液态金属纤维垫。悬挂在弹性纤维之间的液态金属会自组织成横向网状和垂直弯曲结构,同时具备高渗透性、可拉伸性、导电性和电稳定性。

  ➣该液态金属纤维垫还具有良好的生物相容性,对1800%以上应变的全向拉伸显示出很好的适应性。

  ➣研究者演示了使用液态金属纤维垫作为构建模块来实现高渗透性、多功能可拉伸电子器件的制备。

  8. 郑州大学刘宪虎Nano-Micro Lett.:具有可调支架网络的高灵敏度超薄柔性聚氨酯/炭黑纤维膜应变传感器

  ➣本研究制备了嵌入炭黑(CB)颗粒的静电纺丝热塑性聚氨酯(TPU)纤维膜基质作为导电聚合物复合材料,其具有可调支架网络,以用于高灵敏度应变传感器。

  ➣这种结构使传感器在拉伸应变下表现出高灵敏度(在155%应变下的应变系数为8962.7),快速响应时间(60ms),出色的稳定性和耐久性(10,000次循环)以及广泛的可拉伸范围(0-160%)。

  ➣该高性能可穿戴柔性应变传感器在智能终端、电子皮肤、语音检测和人体运动监测等领域有着广阔的应用前景。

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