导电复合水凝胶的分类及其在柔性可穿戴设备中的应用

近年来,基于水凝胶的导电材料及其作为柔性可穿戴设备的应用引起了人们的广泛关注。柔性可穿戴设备不仅可以采集人体生理信号用于远程健康监测,还在人机界面、软机器人等方面展示出巨大的应用潜力。导电水凝胶所具有的良好导电性、高延伸性、可调柔韧性、生物兼容性和多重刺激响应性等优点使其成为制备柔性可穿戴设备的理想材料。到目前为止,各种导电材料被广泛用于制作导电复合水凝胶。本文根据导电材料对导电复合水凝胶进行分类,包括离子导电水凝胶(基于盐离子、离子液体、聚电解质等导电物质)、电子导电水凝胶(基于导电聚合物基、碳材料、MXene和金属等导电物质)两大类,并介绍了导电水凝胶在人体运动监测、健康监测、人机界面等柔性可穿戴设备中的应用进展。     

导电水凝胶在柔性电子器件领域的研究进展

导电水凝胶是一种具有仿生性能和电化学性能的新型材料,良好的生物相容性、柔韧性和导电性使其在柔性传感器、人工智能等领域应用广泛。概括了导电水凝胶的主要分类,并重点阐述在应变传感器、摩擦纳米发电机、超级电容器以及生物电子器件领域中的应用,最后总结目前存在的问题和不足,并对未来发展进行展望。     

面向汗液的可穿戴柔性电化学传感器研究进展EICSCD

汗液中含有人体诸多生理信息,如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测,在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力,而被广泛研究。本文阐述了可穿戴汗液传感器集成结构中基底、集汗、传感、电源和决策五大模块,着重强调了纳米结构(如金属基、碳基等材料)在电化学传感敏感材料中表现出的优异性能及应用,最后讨论了可穿戴汗液传感器在微量汗液收集及多参数传感中物理化学变量的可变性等方面存在的挑战。针对汗液收集和实时校准两个关键问题,提出可穿戴汗液传感未来发展方向包括仿生微流控技术和多参数反馈调控方法,实现微量汗液高效收集及精确检测,将有效推动汗液传感在慢性重大疾病实时预警的应用和发展。     

室温下羧甲基纤维素导电水凝胶的快速制备及在柔性应变传感器的应用

导电水凝胶由于具有足够的灵活性、耐用性和功能多样化的独特特性,在柔性应变传感器领域具有巨大的发展前景。然而,制备水凝胶的聚合过程大多耗时、耗能且会使用有毒的交联剂,严重阻碍了其在这一新兴领域的实际应用。文中通过木质素磺酸钠/Fe³⁺组成的新型动态氧化还原体系,以羧甲基纤维素钠(CMC)和丙烯酸(AA)为基本原料,在室温快速制备了具有良好力学性能(拉伸强度435 kPa、断裂伸长率1043%)、较高离子电导率(2.23 S/m)、良好传感灵敏度(GF=2.76)及电自修复能力的CMC/PAA/Fe³⁺导电水凝胶。基于该凝胶所制备的应变传感器可以通过稳定且可重复的电信号检测人体大幅度或细微的运动,展现出了其在个人健康监测、人体运动检测和人机交互中的潜在应用价值。在室温快速制备水凝胶的方法为构建用于各种传感应用的导电水凝胶提供了新的思路。     

用于可穿戴智能纺织品的复合导电纤维研究进展

智能可穿戴领域是一个集多学科多门类的交叉研究领域,近年来备受各界学者关注.导电纤维作为智能可穿戴设备的枢纽,因其优异的力学性能、突出的电学和光学等功能特性,在智能可穿戴领域具有广阔的应用前景,并成为研究热点.针对目前研究学者对于可应用在柔性智能可穿戴纺织品中导电纤维的研究进展情况,系统地综述了导电纤维(包括金属导电纤维...     

导电纱线的制备及其在智能可穿戴装置中的应用研究进展

随着电子信息技术的发展和人们对便捷生活的追求,智能柔性可穿戴装置受到越来越多的关注,并取得相关研究成果.在智能可穿戴装置的发展中,柔性导电材料起着至关重要的作用.导电纱线作为最基础的柔性导电纺织材料,广泛应用于智能可穿戴产品中.然而,传统的纺织材料通常是绝缘材料,不能直接形成导电纱线和智能可穿戴产品.本文重点介绍金属基导电纱线、碳基导电纱线、导电聚合物基导电纱线的制备方法以及在可穿戴应变传感器、可穿戴超级电容器、可穿戴电热装置等方面的应用研究进展,客观分析近年来导电纱线亟待解决的问题,主要包括提高导电纱线的导电性、柔性以及环境稳定性等.此外,针对智能可穿戴装置所需的方便性、舒适性、耐洗性、灵敏性,提出进一步优化柔性导电纱线的灵敏性、耐久性以及纺织材料与导电材料的结合方法是可穿戴柔性智能产品的主要发展方向.     

基于微结构的柔性压力传感器设计、制备及性能

随着科技的快速发展,电子皮肤和柔性可穿戴设备由于在人体运动、健康监测、智能机器人等领域具有重要应用而引起了人们广泛的关注。传统的基于贵金属或金属氧化物半导体的压力传感器成本高、柔韧性差,而新型的基于微结构的柔性压力传感器具有灵敏度高、应变范围宽、低成本、低功耗、响应速度快等优势,在电子皮肤和柔性可穿戴设备等方面发挥重要作用,成为当前柔性电子材料与器件主要研究热点之一。本文系统总结了近年来颇受关注的基于金字塔形、微球形、微柱形、仿生结构、褶皱等不同柔性基底微结构和多孔导电聚合物材料的柔性压力传感器在材料选择、结构设计、制备方法、传感性能等方面取得的重要进展,并对柔性压力传感器的未来发展进行了展望。     

基于静电纺纳米纤维的柔性可穿戴压力传感器的研究进展EI北大核心

柔性可穿戴压力传感器具有舒适性高、可编织性强以及可模仿人类皮肤对外界刺激做出敏锐的感知和响应等独特性能,可作为人工电子皮肤被广泛应用于医疗检测、疾病诊断、人体运动跟踪以及健康监测等领域。近年来,基于柔性可穿戴压力传感器的设计、构筑、性能探究和开发受到研究者的广泛关注。利用静电纺丝法制得的纳米纤维膜具有孔隙率高、比表面积大、易于功能化改性等优点,使其在柔性传感器构筑领域展现出极大的应用潜力。基于此,本文对静电纺纳米纤维在柔性可穿戴压力传感器方面的研究及进展进行了综述。简要介绍了可穿戴压力传感器的特点,阐述了静电纺丝技术及静电纺纳米纤维在制备柔性可穿戴压力传感器方面的优势,重点讨论了基于静电纺的柔性可穿戴压力传感器在不同领域的研究应用,最后对低成本制造具有高分辨率、高灵敏度、精确的响应性的基于静电纺的柔性可穿戴压力传感器研究做了总结和展望。     

纳米银导电油墨及其在柔性印刷电子中的应用

目的 探究纳米银导电油墨及其在柔性印刷电子中的应用。方法 通过总结国内外文献,从纳米银颗粒及其导电油墨的制备、印刷工艺、烧结工艺以及在柔性印刷电子技术中的应用几方面总结近年来的研究进展。结果 在油墨制备及使用中,简化制备工艺、降低生产成本、实现绿色环保、低温烧结,同时提高油墨的基材适应性是未来纳米银导电油墨的改进重点。直写技术具有精度高、速度快等优势,正逐渐替代丝网印刷技术成为主流。烧结工艺的研究重点在于实现低温烧结,其中化学烧结工艺简单,但提高导电性是研究重点。其他烧结方式则设备昂贵,环境要求高。结论 作为功能性电子材料,纳米银导电油墨因出色的电性能和印刷适性,正在被广泛应用于柔性印刷电子中。近年来通过对纳米银及其导电油墨的深入研究及技术改进,在纳米银颗粒的制备、低温烧结技术、节能环保加工工艺等方面获得了一定的进展。与此同时,将其作为功能材料应用于制备柔性传感器中,RFID标签天线、柔性电极、超级电容器、太阳能电池等正受到广泛研究与应用。     

柔性纺织电阻传感器的研究进展

纺织电阻传感器具有质量轻、柔性好和可拉伸等优良特性,在可穿戴电子产品领域具有很大的应用价值.文中根据近年来不同纺织材料基电阻传感器的研究进展,介绍了无捻纤维(束)基电阻传感器、纱线(长丝纱、短纤维纱、复合纱)基电阻传感器和织物(针织物、机织物、非织造织物)基电阻传感器的制备、性能及应用研究.在纱线基电阻传感器中,主要基...     

导电聚合物在气体传感器中的研究进展

目的 总结导电聚合物在气体传感器中的适用情况,为后续研究低浓度混合气体导电聚合物传感器提出指导意见。方法 对导电聚合物在气体传感器中的研究现状进行梳理和分析,从合成和结构特点出发,分析不同导电聚合物(如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等)的作用机理,并对导电聚合物气敏材料的未来进行展望。结果 导电聚合物具有质量轻、易成型、调整范围大且电导率范围宽等优势,可通过结构设计、化学修饰、辐射交联等手段有效改善其气敏性能。结论 导电聚合物能有效弥补低浓度有害气体检测的缺口,具有十分广泛的发展前景。     

Flexible Nanowire Cluster as a Wearable Colorimetric Humidity Sensor

Wearable plasmonic devices combine the advantages of high flexibility, ultrathinness, light weight, and excellent integration with the optical benefits mediated by plasmon‐enhanced electric fields. However, two obstacles severely hinder further developments and applications of a wearable plasmonic device. One is the lack of efficient approach to obtaining devices with robust antimotion‐interference property, i.e., the devices can work independently on the morphology changes of their working structures caused by arbitrary wearing conditions. The other issue is to seek a facile and high‐throughput fabrication method to satisfy the financial requirement of industrialization. In order to overcome these two challenges, a functional flexible film of nanowire cluster is developed, which can be easily fabricated by taking the advantages of both conventional electrochemical and sputtering methods. Such flexible plasmonic films can be made into wearable devices that work independently on shape changes induced by various wearing conditions (such as bending, twisting and stretching). Furthermore, due to plasmonic advantages of color controlling and high sensitivity to environment changes, the flexible film of nanowire cluster can be used to fabricate wearable items (such as bracelet, clothes, bag, or even commercial markers), with the ability of wireless visualization for humidity sensing.     

聚合物基柔性导电复合材料的制备和研究进展

柔性可穿戴电子器件的研制是未来科技发展的方向之一,柔性导电材料是可穿戴电子器件的重要支撑材料。由于聚合物具有优异的柔性,由聚合物基导电复合材料制备柔性导体是一种重要的途径和方式。文中从制备和表征方法方面归纳了聚合物基柔性导电复合材料的研究进展,重点阐述了实现柔性导体的关键因素,即聚合物优异高弹性的保持和可拉伸的稳定的导电网络的实现,详细介绍了简易地利用高弹性基体和纳米填料的直接共混法和目前应用较多的结构可拉伸导体的设计与制备,并总结了目前研究中存在的问题。     

光响应高分子凝胶的研究与进展

光响应高分子凝胶是智能高分子凝胶中的一种,近年来备受世界各国科学家的重视.综述了近年来光响应智能高分子凝胶材料的最新研究进展,具体介绍了光响应高分子凝胶的光响应机理、种类及目前的应用研究状况,并展望了其未来的应用研究与发展.