超形态容量应变传感器利用单壁碳纳米管的网络结构,用于无线人体传感

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 精确的身体运动捕捉对于医疗监测至关重要.
• 现有的传感器往往缺乏生物组织所需的符合性.
• 需要一个灵活的,类似皮肤的传感器来记录复杂的运动,而无需干扰.

研究的目的:

• 开发一种薄膜电容应变传感器,这种传感器对于生物应用来说是灵活和可伸缩的.
• 为了研究传感器适应曲面和测量生物运动的能力.
• 通过分析介电层厚度的影响来优化传感器性能.

主要方法:

• 用单壁碳纳米管 (SWCNTs) 和聚乙烯-块-聚乙烯 (SB) 弹性体通过蚀涂层制造导电聚合物超薄膜 (纳米薄膜).
• 对于介电层,使用一种弹性体 (Ecoflex 00-30),其Young的模量与表皮相似.
• 通过从260到40微米的厚度变化,研究介电层厚度和度因子 (GF) 之间的关系.

主要成果:

• 电容应变传感器显示了正常化的电容变化 (ΔC/C0),随着拉力应变 (0-100%) 的增加而增加.
• 介电层厚度从260微米减少到40微米,使得度系数 (GF) 从0.64增加到1.13.
• 传感器显示信号稳定性和机械耐用性,成功地在人体皮肤上无线检测出手指曲,血管扩张和喉吞运动.

结论:

• 开发的薄膜电容应变传感器在生物组织上具有高度的可调性和功能性.
• 它可以准确监测动态的生物运动,如脉冲率和动脉扩张,而不会给佩戴者带来不适.
• 这项技术对先进的,非侵入性的个人医疗监测和管理具有前景.