上海微系统所在石墨烯基可穿戴纤维传感器方面取得重要进展

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石墨烯联盟2010.8.22我想分享

传感器是物联网终端设备的核心部件。可穿戴的应力应变传感器可以用来收集重要的信号和人机交互。除了精确传感所需的高灵敏度特性外,实际应用对传感器的磨损舒适性、重量、可靠性和稳定性也有很高的要求。因此,更加敏感、小型化、集成化是传感器的发展趋势。将传感器集成到传统的纤维中,利用直接编织到服装上的优势,精确捕捉人体局部变形,是可穿戴传感器装置小型化和集成化的重要思想。

石墨烯聚合物复合纤维具有重量轻、信号噪声低、能耗低等优点,可用于电阻应变传感器。人体局部微变形如心跳、脉搏、眨眼等,应变在0-10%范围内,要求传感器元件的结构和电阻变化变形,即灵敏度高,以便准确捕捉和校正信号。准确分析不同的动作状态。然而,石墨烯基光纤传感器在0-10%应变范围内的灵敏度一般较低(gf~0.1-50),如何在较小应变范围内提高其灵敏度是一个问题。

为了解决上述问题,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员丁谷桥的研究小组提出了一种通过结构设计减少石墨烯与聚合物接触面积以提高灵敏度的策略。他们使用石墨烯/聚偏二氟乙烯/聚氨酯DMF系统来相分离水相以制备聚合物纳米球改性的石墨烯多孔网络纤维,其在纤维变形时极大地增强了石墨烯片。层之间的结构变化导致石墨烯基纤维的灵敏度显着增加。灵敏度因子值在0-5%应变时为51,在5-8%应变时为87。通过编织整合,他们进一步验证了人体纤维重要信号采集的准确性和分析不同作用状态的可行性。性别。同时,新型石墨烯纤维传感器的检测极限最小变形检测率为0.01%。更好的抗应变线性关系可以保证信号后处理的准确性。循环寿命> 6000次循环有利于实际应用的稳定性。

这种纤维被编织成纱布并用作眼罩,以实时监测眼球的旋转。它可以用于未来的眼病监测和睡眠监测。同时,纤维被整合到绷带中并附着在手腕上以识别手腕。脉冲和脉冲信号可以清楚地显示脉冲上的不同信号;光纤也可以编程到手套中以感应不同手的弯曲,表明它准确地控制了运动信号。正是由于小球结构的存在,光纤比普通光纤具有更高的灵敏度。上述结果满足可穿戴式应变传感器的要求,并且体现了基于石墨烯的应变传感器装置在智能医疗和可穿戴设备领域中的应用潜力。

上述工作“用于可穿戴和高灵敏度应变传感器的聚合物纳米球装饰石墨烯组成的多孔纤维”最近在线发表在学术期刊Advanced Functional Materials上(IF=15.621, ),作者是中国科学院上海微系统研究所博士生黄涛。来文作者是丁谷桥博士和何鹏博士。

丁谷桥的研究小组长期致力于石墨烯材料的创新制备和应用。相关工作已经国家自然科学基金,青年项目(,和)和博士后创新人才支持计划(BX)批准。上海市科委项目()的大力支持。

资料来源:中国科学院上海微系统与信息技术研究所

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传感器是物联网终端设备的核心组件。可穿戴式应力 - 应变传感器可用于收集重要信号和人机交互。除了精确传感所需的高灵敏度功能外,实际应用对传感器的磨损舒适性,重量,可靠性和稳定性有很高的要求。因此,更敏感,小型化和集成化是当前传感器的发展趋势。将传感器集成到传统纤维中并利用直接编织到衣服上的优点来实现对人体局部变形的精确捕获,这是可穿戴传感器装置的小型化和集成化的重要思想。

石墨烯 - 聚合物复合纤维具有重量轻,信噪比低,能耗低等优点,可用于电阻应变传感器。对于人体的局部微变形,如心跳,脉搏和眨眼,应变在0-10%的范围内,传感器元件的结构和电阻变化需要变形,即灵敏度高,可以准确捕获和纠正信号。准确分析不同的行动状态。然而,石墨烯基纤维传感器在0-10%应变范围内的灵敏度通常较低(GF~0.1-50),并且如何在小应变范围内提高石墨烯纤维传感器的灵敏度是一个问题。

为了解决上述问题,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员丁谷桥的研究小组提出了一种通过结构设计减少石墨烯与聚合物接触面积以提高灵敏度的策略。他们使用石墨烯/聚偏二氟乙烯/聚氨酯DMF系统来相分离水相以制备聚合物纳米球改性的石墨烯多孔网络纤维,其在纤维变形时极大地增强了石墨烯片。层之间的结构变化导致石墨烯基纤维的灵敏度显着增加。灵敏度因子值在0-5%应变时为51,在5-8%应变时为87。通过编织整合,他们进一步验证了人体纤维重要信号采集的准确性和分析不同作用状态的可行性。性别。同时,新型石墨烯纤维传感器的检测极限最小变形检测率为0.01%。更好的抗应变线性关系可以保证信号后处理的准确性。循环寿命> 6000次循环有利于实际应用的稳定性。

这种纤维被编织成纱布并用作眼罩,以实时监测眼球的旋转。它可以用于未来的眼病监测和睡眠监测。同时,纤维被整合到绷带中并附着在手腕上以识别手腕。脉冲和脉冲信号可以清楚地显示脉冲上的不同信号;光纤也可以编程到手套中以感应不同手的弯曲,表明它准确地控制了运动信号。正是由于小球结构的存在,光纤比普通光纤具有更高的灵敏度。上述结果满足可穿戴式应变传感器的要求,并且体现了基于石墨烯的应变传感器装置在智能医疗和可穿戴设备领域中的应用潜力。

上述工作“用于可穿戴和高灵敏度应变传感器的聚合物纳米球装饰石墨烯组成的多孔纤维”最近在线发表在学术期刊Advanced Functional Materials上(IF=15.621, ),作者是中国科学院上海微系统研究所博士生黄涛。来文作者是丁谷桥博士和何鹏博士。

丁谷桥的研究小组长期致力于石墨烯材料的创新制备和应用。相关工作已经国家自然科学基金,青年项目(,和)和博士后创新人才支持计划(BX)批准。上海市科委项目()的大力支持。

资料来源:中国科学院上海微系统与信息技术研究所

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