基于有机水凝离子皮肤的无线传感器系统用于监测生理活动
Congcong Yang1, Chenchen Ji1, Fengjiao Guo1
1State Key Laboratory of Chemistry and Utilization of Carbon Based Energy Resources, School of Chemical Engineering and Technology, Xinjiang University, Urumqi 830017, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|May 3, 2024
概括
这项研究开发了一种新的基于聚乙醇的导电器官水凝 (PCEL5.0%),用于先进的离子皮肤 (i-skin) 应用. 增强材料提供了卓越的导电性,机械强度和稳定性,用于生理监测和人机交互.
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
- 灵活的电子设备
背景情况:
- 超分子水凝离子皮肤 (i-skin) 对生理检测具有前景,但由于导电性差,机械性能,粘附性和抗性有限.
- 现有的水凝很难满足复杂环境和可靠的灵活电子应用的需求.
研究的目的:
- 开发一种基于聚乙烯醇 (PCEL5.0%) 的新型多功能导电器官水凝 (PCEL5.0%),具有改善灵活电子产品的性能.
- 为了增强基于水凝的i-skin的离子导电性,机械性能,接口粘附性和环境稳定性.
- 展示开发的有机水凝i-skin在生理活动检测和人机交互方面的潜力.
主要方法:
- 一种基于聚乙烯醇的导电性有机水凝 (PCEL5.0%) 通过使用碳素甲基纤维素 (CMC-Na),乙烯基醇和化来合成.
- 描述了有机水凝的特性,包括离子导电性,机械强度,接口粘附性,抗性和保持水分等.
- 使用基于PCEL5.0%的i-skin的无线传感器系统用于生理活动和手语检测,通过蓝牙向智能手机传输数据.
主要成果:
- 该PCEL5.0%有机水凝表现出优异的离子导电性 (1.61 S m-1),机械性能 (70.38 kPa拉伸强度,537.84%延长) 和界面粘附性 (1.06 kPa到猪皮).
- 该材料表现出了显著的抗性 (-50.4°C),良好的水性 (67.1%在22%的RH),以及可重塑性.
- 基于PCEL5.0%的i-skin显示出高灵敏度 (GF = 1.38),快速响应 (348 ms) 和在低温 (-25 °C) 上的精度.
- 一个无线传感器系统成功地将生理数据和手语运动传输到智能手机上.
结论:
- 开发的PCEL5.0%有机水凝克服了传统水凝的局限性,为灵活的电子产品提供了卓越的性能.
- 有机水凝i-skin显示出在生理活动检测,人机交互和康复医学方面的应用潜力很大.
- 这项工作为更加坚固和多功能可穿戴电子设备铺平了道路.
