可穿戴可编织超灵敏纳米纤维基应变传感器

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       柔性应变传感器广泛应用于智能医疗、柔性传感、电子皮肤和人工智能机器人等新兴领域。在保持高应力传感性能前提下，如何提升传感器与被监测人体皮肤表面的贴合性、舒适性、可集成性是当前智能可穿戴领域的研究热点。

        最近，武汉纺织大学王栋教授课题组通过熔融相分离法制备了连续的束状弹性POE纳米纤维，巧妙地通过控制浸入溶剂体系中的束状弹性POE纳米纤维的分散状态，使导电银纳米线（Ag NWs）在浓度梯度和毛细管张力的梯度下轻易渗入到纳米纤维之间，从而构筑了POE 纳米纤维束与Ag NWs相互缠结的三维互穿网络结构。该方法能轻松实现导电性能可调的连续纳米纤维纱线的规模化制备。该课题组将这种导电纳米纤维应用于可穿戴应力传感器，并在人体动作及生理信号监测上做了一系列应用研究。
       由于其独特的双三维网络结构，弹性POE纳米纤维的拉伸形变迫使贯穿其中的Ag NWs排列发生变化，这种排列变化能迅速引起器件的电阻变化并被电路感知。经测试，经组装电极获得的应变传感器能在0-64%应变范围内工作，灵敏因子值（GF）最高可达13920，可响应的最小应变为0.065%，发生应变和撤除应变的响应时间分别为10和15 ms。
       将纳米纤维基应变传感器直接贴在人体或服饰表面不同部位即可监测人体不同的动作，包括大关节运动，如膝盖关节运动和手指关节运动；细微人体动作，如人体视角变化和声带振动；超轻微人体生理信号如人体脉搏等。此外，该导电纱线能与传统服装经编织集成。王栋教授团队将其与网袜经编织集成后获得了具有脚腕运动监测能力的网袜，研究工作中实时监测了测试者踮脚、旋转与跳跃等动作，得到了相应的周期性的响应曲线。这表明了该应变传感器在人体动作和生理信号监测上可观的应用前景。