灵活的皮肤灵感,多功能和3D打印的灵活传感器,基于三重响应的水凝,用于皮肤接口电子健康管理中的信号转换
Shuhuai Zheng1, Lingyang Ruan1, Fanmao Meng1
1School of Materials Science &Engineering, Tongji University, Shanghai, 201804, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|December 19, 2024
概括
本研究介绍了一种用于灵活电子产品的多功能水凝,可实现多种健康监测功能. 该材料显示了可穿戴设备中集成诊断和能量收集的潜力.
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:
- 传统的电子设备在健康管理应用中面临着刚性挑战.
- 基于水凝的柔性电子产品为可穿戴健康监测提供了一个有希望的替代方案.
- 开发多功能材料是推进综合诊断和维护系统的关键.
研究的目的:
- 引入一种具有双网络交叉连接和信号转换填充器的多用途水凝.
- 评估水凝对多重传感 (应变,触摸,温度,pH) 和能量收集的能力.
- 评估用于皮肤接触应用的水凝的生物相容性和3D打印能力.
主要方法:
- 使用奇托,聚乙醇 (PVA),聚异烯胺 (NIPAM) - 同烯胺 (AM) 和信号转换填充剂 (eutectic gallium indium (EGaIn),Ti3C2 MXene,聚氨 (PANI)) 制造双网络水凝.
- 传感器性能的表征包括应变传感 (电阻变化),触摸传感 (电容变化),温度传感 (灵敏度) 和pH传感 (灵敏度).
- 组装一种基于纸张的 triboelectric 纳米发电机,用于能量采集和评估3D打印能力,抗菌性质和细胞存活率.
主要成果:
- 应变传感器在400%的拉伸范围内显示出1000%的阻力变化.
- 在触摸时观察到显著的电容变化,温度灵敏度达到≈-2.9% °C−1 (20-40 °C) 和≈65% °C−1 (0-20 °C).
- pH传感器显示灵敏度为-13.68 mV pH-1,纳米发电机实现了83 mW m-2输出功率,具有良好的生物相容性和3D打印能力.
结论:
- 开发的多功能水凝有效地解决了健康管理传统电子设备的局限性.
- 它的多功能传感能力,能量收集潜力和生物相容性使其适合于可穿戴设备的综合诊断和维护.
- 这种水凝平台对医疗保健中先进的灵活电子产品的未来具有重大前景.
