「前沿技术」高灵敏度、可拉伸、防水的多模传感器

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韩国成均馆大学的研究人员研制了一种导电纤维制成的多模传感器，具有良好的可拉伸性，且能快速灵敏地响应压力、拉伸、弯曲等刺激。

具有应变或压力传感能力的可穿戴电子设备对医疗诊断、人体健康监测等有重要意义。当前，能同时准确区分多种姿势的多模传感器的制备仍面临挑战。将包含电容和电阻传感元件或晶体管的多层结构引入贴片式多模电子皮肤，可制成多模传感器，但制造工艺复杂且成本较高。研究人员将商用聚氨酯基可拉伸纤维浸入银的前躯体溶液中，加入水合肼使纤维中吸附的银离子还原为银纳米粒子，制备出聚氨酯-银纳米线（PU-AgNP）导电纤维；随后将聚氨酯、炭黑和银纳米线以一定比例混合得到导电复合材料，将其涂覆在导电纤维上，通过压印法在纤维表面构造大量毛状微结构。研究发现：导电纤维表面规则排列的毛状微结构直径30 μm，长宽比约为2；在相对低的应力下伸长率最大可达到200%，高于银还原纤维和涂覆导电复合材料的纤维。采用导电纤维制成的多模传感器响应时间快（<40 ms）、灵敏度高，通过处理每种刺激的不同波形来区分压力、拉伸和弯曲行为，这种多刺激响应性是由于表面毛状结构区域引起的电阻变化高于导电纤维非晶区的电阻变化导致的。此外，该传感器还表现出良好的耐湿性、电响应性和耐用性，可承受2200次反复刺激。

这种多模传感器在可穿戴电子设备、人体健康监测和虚拟现实等领域有显著的应用前景。

（蓝海星）