太原理工大学张虎林教授团队 ACS Sensors：面向无源多模态生理监测的自愈合热电凝胶电子皮肤

2024-01-28 来源：高分子科技

柔性电子皮肤（e-skin）因其能感知生理状态并通过电信号传递反馈而受到广泛关注。然而，现有e-skin往往受到供电困难和传感功能单一的限制，无法实现在智能生理监测和智慧医学诊疗领域的大规模应用。

图1. PLG水凝胶的设计和性能示意图

近日，太原理工大学电子信息与光学工程学院张虎林教授团队从热电凝胶器件设计和无源多模生理监测两方面入手，制备了一种基于热电水凝胶的无源多模态电子皮肤，用于人体生理状态实时监测。该电子皮肤以聚乙烯醇/低酰基结冷胶作为水凝胶网络，通过冻融交联制成（图1）。由于氧化还原电对[Fe(CN)₆]⁴^?^/3^?、氯化锂和甘油的同时加入，热电凝胶具有快速自愈能力(约10min)、抗干燥性和抗冻性（图2），并且展现了优异的塞贝克系数 (2.04 mV K^-1)和较高的电导率 (2.56 S m^-1)（图3）。基于凝胶热电转换与人体多体征作用协同耦合，该电子皮肤可作为智能腕带实现对体温、脉搏和汗液的多模态生理信号无源实时感知（图4）。本工作为无源多模电子皮肤的研制提供了科学依据和设计思路，促进了柔性可穿戴电子技术在先进智能医学中的应用。该工作以“Thermoelectric Hydrogel Electronic Skin for Passive Multimodal Physiological Perception”为题发表在《ACS Sensors》（IF=9.6）。太原理工大学硕士生田超慧为第一作者，通讯作者为张虎林教授。该研究得到山西省自然科学基金、山西省科技合作与交流专项、山西浙大新材料与化工研究院和山西省“1331”基金的支持。

图2. PLG水凝胶的力学性能

图3. PLG水凝胶的热电性能

图4.多模态电子皮肤PLG在健康监测中的应用

该成果是张虎林教授团队关于凝胶热电器件研究的最新进展之一，这项工作首次提出了基于凝胶热电转换与人体多体征作用协同耦合的无源感知策略，实现了凝胶电子皮肤对温度/脉搏/汗液多模参量的无源实时感知。自2021年以来，张虎林教授团队制备了一系列基于不同聚合物网络和氧化还原对的热电凝胶器件，并致力于开拓凝胶器件的可穿戴无源传感应用场景，取得了一系列重要研究成果。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.3c02172

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻