可穿戴和生物兼容性设备在医疗保健、软机器人、人机交互、环境监测等领域有着广阔的应用前景。开发电子皮肤(e-skin)是实现仿生可穿戴和生物兼容设备的有效手段。电子皮肤有望具备良好的透气性、高伸展性和选择性检测多种刺激的能力,从而提高长期佩戴的舒适性、检测精度和应用范围。基于传统传感材料(如碳纳米材料、纳米线、金属纳米结构和导电聚合物)的电子皮肤已被广泛研究,但其拉伸性有限,透气性差,降低了佩戴舒适度、测量精度和设备可靠性。水凝胶具有固有的高拉伸性、多刺激响应性和生物相容性,是制造下一代电子皮肤的理想材料之一。然而,由于其具有多刺激响应性,在先进的电子皮肤系统(包括但不限于基于水凝胶的系统)中,不同种类的传感信号的串扰导致严重的信号读取误差,限制了其实际应用。因此,亟需设计一种基于水凝胶的透气、可拉伸和自校准的多模态电子皮肤,以准确检测多刺激响应复合信息,用于新兴的医疗保健领域。
图1 多模态电子皮肤的结构示意图,应变/温度/湿度传感机理,自校准检测机理及其实际应用:人体生理信号监测、智能假肢
图2多模态电子皮肤的制备流程及电子皮肤的透气性和拉伸性表征
图5 多模态电子皮肤的湿度传感性能及对应变/湿度/温度多种信息的自校准检测
图6 多模态电子皮肤的实际应用:人体各关节运动、皱眉、呼吸及体温变化监测
图7 多模态电子皮肤及其无线监测系统的实际应用:简单手势识别、温度实时检测、抓握不同温度水杯及不同环境温度下的呼吸监测
论文信息:
A Breathable, Stretchable, and Self-Calibrated Multimodal Electronic Skin Based on Hydrogel Microstructures for Wireless Wearables
Weiyan Wang, Dijie Yao, Hao Wang, Qiongling Ding, Yibing Luo, Haojun Ding, Jiahao Yu, He Zhang, Kai Tao, Sheng Zhang*, Fengwei Huo* and Jin Wu*. Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.202316339
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202316339
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