柔性可穿戴传感器的研究进展

智能可穿戴是一项多种学科相互交叉融合的新兴技术,可穿戴传感器作为智能可穿戴设备的核心器件,其研究进展关系到整个可穿戴行业的进步与发展。从传感器的制造材料出发,对传感器的材料特性和制作工艺进行了综述。重点介绍了压力传感器、生物传感器、光纤传感器以及温湿度传感器的研究现状以及柔性传感器在各领域的不同应用趋势。最后展望了未来可穿戴传感器的发展方向,为以后相关领域的研究提供了理论依据。     

基于3D打印技术制造柔性传感器研究进展

与传统的涂覆、沉积等加工手段相比,使用3D打印技术可制造复杂立体功能结构的传感器,将3D打印与柔性传感技术结合可以促进未来生物医疗、人工智能等领域的发展。本文介绍了国内外基于3D打印技术制造柔性传感器的最新进展,其中包括聚酰亚胺等多种基底材料、纳米金属等多种打印传感材料;按照熔融沉积、黏弹性墨水沉积、粉末烧结熔化、还原光聚合和材料喷射的制造原理分别阐述了多种传感器的材料选择、成型特点,并对制造方法进行总结分析。虽然3D打印制造柔性传感器件存在着缺乏行业标准及多种类打印材料等问题,但经过不断创新与发展,3D打印将成为柔性传感领域极佳的制造手段。     

柔性可穿戴压力传感器的研究进展

简单介绍了压电、压容和压阻柔性压力传感器的特点,着重阐述了3种柔性压力传感器的工作原理及常用的柔性材料,综述了其在电子皮肤、人机交互、保健康复,生理信号监测等领域的应用。最后指出了近年来柔性压力传感器的国内外研究现状及发展过程中存在的问题,并对其面临的挑战与未来的发展进行了展望。     

柔性传感器在智能纺织品上的应用

智能纺织品是具有创造性的人工制品,可以适应时代发展的需求,而服装与传感器的结合是实现“智能”功能的良好的平台。按照不同的感知机制,介绍了五种柔性传感器及柔性传感器与纺织品相结合在医疗健康和运动防护等方面的应用。在此基础上指出柔性传感器应用在智能纺织品上所面临的问题及未来的发展方向。     

二维导电材料/柔性聚合物复合材料基可穿戴压阻式应变传感器的研究进展

可穿戴应变传感器在人体运动检测、健康监测、可穿戴电子设备和柔性电子皮肤等新兴领域具有极大的应用前景.近年来,由二维(2D)导电材料和柔性聚合物基体组成的可穿戴压阻式应变传感器具有较高的灵敏度、良好的拉伸性和柔韧性、优异的耐久性、可调的应变传感性和易加工等特点,受到广泛关注.基于此,该文对基于2D导电材料/柔性聚合物复合...     

二维导电材料/柔性聚合物复合材料基可穿戴压阻式应变传感器的研究进展

可穿戴应变传感器在人体运动检测、健康监测、可穿戴电子设备和柔性电子皮肤等新兴领域具有极大的应用前景。近年来,由二维（2D）导电材料和柔性聚合物基体组成的可穿戴压阻式应变传感器具有较高的灵敏度、良好的拉伸性和柔韧性、优异的耐久性、可调的应变传感性和易加工等特点,受到广泛关注。基于此,本文对基于2D导电材料/柔性聚合物复合材料（2D-CPC）的可穿戴压阻式应变传感器的类型、传感机理、性能指标、影响因素及应用等进行了综述,并对其未来发展趋势进行了展望。     

柔性自动化传感器

美国Injectech Engineering LLC公司(康涅狄格州托灵顿城)推出一种新型的小型柔性自动化系统，将该系统装配在压机一侧，用于预成型和后成型。该公司的新型“伺服驱动旋转零件处理系统”定名为“Revolution”，可容纳多达16个辅助设备，用以完成激光打标、焊接、测定热量、打印、标记、摄像机监视等任务。进料器、取放装置和其     

镓基液态金属图案化方法的研究进展

介绍了几种基于镓基液态金属图案化的方法,包括直接书写法、微流道注入法、3D打印法、丝网印刷法和喷涂法,其中直接输写法是一种低成本且高效的方法,但对液体的浓度有一定的要求;微流道注入法和丝网印刷法精度高,但都需要根据通道形状制备好基底或模具,灵活性较差;3D打印适合绘制三维立体结构,但对材料有所要求;相较于其他方法,喷涂法适合于精度较低的场合。最后,对基于镓基液态金属图案化方法的优化提出了自己的见解。     

柔性压力传感器研究进展

简单介绍了柔性压力传感器的特点,着重阐述了柔性压力传感器工作原理的三种形式及常用的柔性材料,综述了其在人工电子皮肤、智能服装、可穿戴设备领域的应用,最后指出了柔性压力传感器发展过程中存在的问题并对其前景进行了展望。     

新型多功能材料金属聚合物的研究进展

金属聚合物作为一种新型多功能材料而越来越受到人们的重视。本文综述了金属聚合物的合成及应用研究进展,特别介绍了金属聚合物用于电子材料、发光材料、传感器材料等方面的研究现状。     

一步法制备AgNPs@石墨烯及其在柔性应力传感器方面的应用

本文以天然鳞片石墨、硝酸银（AgNO3）、柠檬酸钠、N-甲基吡咯烷酮（NMP）为原料,采用一步法制备AgNPs@石墨烯复合材料。随后在复合材料表面涂覆热塑性聚氨酯（TPU）,得到了基于AgNPs@石墨烯柔性应力传感器。采用XRD、TEM、SEM对AgNPs@石墨烯复合材料进行表征,通过拉伸测试仪和数据采集仪对柔性应力传感器考察其电学和机械性能。结果表明：AgNPs@石墨烯柔性应力传感器灵敏度可达299,远高于纯石墨烯的灵敏度。同时拥有优秀的阻尼振动响应和循环稳定性,在1000次拉伸循环后性能依旧稳定。能有效地识别拉伸应变和压缩应变,实时跟踪监测人体表面肌肉运动,是潜在的人工智能皮肤。     

柔性可降解压力传感器关键制备材料的研究进展

目前,大多数柔性压力传感器采用不可降解材料制备,导致在使用完成后无法处理,堆积过多成为电子垃圾,给环境带来很大压力。随着科学技术的发展,可降解材料的出现为柔性压力传感器的变革提供了巨大的机会。基于可降解材料制备的柔性压力传感器由于在个人健康管理、医疗监控、环境监测等领域发挥着重要作用,且在减少电子垃圾,缓解环境问题方面具有巨大潜力,已成为当今的研究热点。基于此,本文从柔性可降解压力传感器的关键制备材料出发,将柔性可降解压力传感器分为基于可降解聚合物基底的柔性压力传感器、基于可降解导电材料的柔性压力传感器以及基于聚合基底和导电材料双降解的柔性压力传感器,并对三类柔性可降解压力传感器的国内外研究进展进行了综述。首先,简单介绍了柔性可降解压力传感器关键制备材料的种类及传感器的制备过程;其次,对每种类型传感器的优缺点及应用领域进行了总结;最后,指出了柔性可降解压力传感器目前存在的问题及今后的发展趋势,以期为柔性可降解压力传感器的开发和应用提供参考。     

基于导电涂层微结构TPU柔性传感器的制备和性能

将具有表面微结构和平整的热塑性聚氨酯（TPU）传感基片封装成压阻型柔性压力传感器,其中前者（尺寸为10 mm×10 mm）的表面喷涂不同质量（0.02、0.05、0.1 g）的多壁碳纳米管（MWCNTs）,并对微结构柔性传感基片表面形貌及传感器性能进行了表征和分析。结果表明,微结构传感基片表面上微柱顶面形成一定厚度的MWCNTs层,层内MWCNTs形成网络;喷涂较高MWCNTs质量时,传感器具有较高的灵敏度和较低的检测限,这归因于压力所致MWCNTs的网络搭接程度和传感基片间接触面积的增加量较大;喷涂0.1 g MWCNTs时,传感器的灵敏度为0.143 kPa^-1（0~3 kPa）,检测限低至100 Pa,在较宽压力范围内（3~200 kPa）仍有一定的压阻响应,能在4 000次的循环压缩/释放测试（峰值压力约200 kPa）中保持稳定的压阻响应,且可准确检测典型人体运动所产生的压阻响应,具有应用于智能穿戴领域的潜能。     

生物质基柔性超级电容器研究进展

随着可穿戴设备的发展及公众环保意识的提升,开发高性能兼绿色经济型的柔性电化学储能器件已成为研究热点。以生物质为前驱体制备性能优异的储能材料,可以显著降低生产成本,实现碳资源的可持续利用,具有极大的发展潜力和实际应用价值。该文介绍了柔性超级电容器的电极材料、柔性隔膜和各种组装方式,分析了木基、纤维素凝胶基、纸基以及生物质废料电极材料的特点和优势,阐述了生物质基柔性隔膜研究现状,包括纤维素纸隔膜和生物隔膜;此外,介绍了叠层型（三明治型）、叉指型（微型叉指化）、纤维型（线型）柔性超级电容器,并对比了不同组装方式的柔性超级电容器在性能上的差异;最后分析了生物质材料用于柔性超级电容器面临的挑战,对柔性器件未来发展方向进行了展望。     

Enhanced sensing performance of flexible strain sensors prepared from biaxially stretched carbon nanotubes/polydimethylsiloxane nanocomposites

Flexible strain sensors from biaxially stretched carbon nanotubes (CNTs)/polydimethylsiloxane (PDMS) nanocomposites are fabricated in this study. It is shown that biaxial stretching promotes the homogeneous distribution and alignment of CNTs in the stretching plane, improving the sensing performance of the strain sensors. The optimized stretching ratios (SRs) of CNT/PDMS nanocomposites are determined. Compared to an unstretched CNT/PDMS-1.0 sensor (gauge factor [GF] value = 0.73, detectable range from 0 to 60%), the 1.5 wt% CNT/PDMS-1.5 sensor (SR = 1.5) exhibits enhanced strain sensitivity (GF = 2.8), a wider detectable range (0–370%) and better performance stability. The GF values of CNT/PDMS-2.0 and CNT/PDMS-2.5 sensors with SRs of 2.0 and 2.5, respectively, were 1.18 and 1.06, respectively, due to more significant conductive network reconstruction in the process of applying strain, leading to a decreasing GF. The possibility of sensors in the application of wearable electronic components is also demonstrated. The sensor shows a clear and stable signal output when different strain modes are applied, such as tensile, compressive, bending, and twisting.     

石墨烯/聚合物泡沫压阻式应变传感器研究进展

基于石墨烯和聚合物的三维多孔结构的导电聚合物基复合材料（CPCs）具有轻量化、高灵敏度、宽应变检测范围、低成本和可扩展性等优点，已成为可穿戴柔性应变传感器的理想选择。首先，总结了柔性压阻式泡沫应变传感器的裂纹扩展机制、重叠-断开机制和隧穿效应机制；其次，介绍了3种具有多孔结构的石墨烯/聚合物柔性应变传感器的构筑工艺，包括基于聚合物泡沫、基于石墨烯/聚合物混合分散液、基于石墨烯泡沫的方法；然后，综述了通过上述3种工艺制备的柔性多孔应变传感器的传感性能，并列举了其在人体运动监测领域中的应用实例；最后，对基于石墨烯和聚合物的柔性多孔应变传感器面临的挑战和发展前景进行了展望。     

柔性负载型催化剂催化净化气态污染物研究进展

当前灰霾等大气污染问题备受关注,高效、廉价的催化净化材料作为污染治理技术的核心之一,其研发意义非凡。以柔性材料为基底制备的新型整体式催化剂因催化活性高、加工成型简单、应用灵活、易于实现催化剂原位再生等优点,成为环境催化领域发展的一个新兴热点方向。本文介绍了以金属泡沫、有机泡沫以及纤维等柔性材料为载体的催化剂特性和应用领域,重点阐述了上述柔性负载型催化剂的典型合成过程及其对气态污染物（如NO_x、甲苯、甲醛等）的催化性能和净化机制,综述了其在脱硝领域的应用研究成果,包括抗硫耐水机理、纤维滤布催化剂的协同除尘脱硝能力以及碳泡沫催化剂的高效催化性能等。通过总结分析柔性负载型催化剂阶段性研究成果、应用现状以及实际应用问题,进一步展望其在环境催化净化领域的研究方向、重点和难点。催化剂黏结性、活性、稳定性的提升以及移动床反应器-催化剂的匹配设计与优化都将是柔性高效一体式催化剂的研发重心所在,此类催化剂的成功研发将会为中小型燃煤炉窖尾气的催化净化提供技术核心与保障。     

Online monitoring of the curing of adhesives with a miniaturised interdigital sensor using impedance spectroscopy

Monitoring adhesives during manufacturing and their lifetime has become increasingly important due to the variety of materials and applications. Impedance spectroscopy is a suitable method for online monitoring of the curing process. We present a miniaturised interdigital structure to monitor the curing process of the adhesives using impedance spectroscopy. Compared to other sensors, our sensor is ultrathin, so that it disappears in the adhesive joint. Therefore, it can remain in the joint and be used for lifetime monitoring. In addition it is suitable for thin adhesive layers due to its fine grid. We demonstrate that the impedance of the sensor embedded in the adhesive gives insight into the curing mechanisms. Therefore monitoring of a dispersion and an epoxy is shown. In addition, the curing cycles can be reliably controlled using this monitoring method. The permittivity of the adhesives is extracted from the impedance measurements, applying analytical models of the electrical field of the interdigital structure.