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  可穿戴柔性電子器件，因其柔性/拉伸性、質(zhì)輕、成本低、便攜等特性，被廣泛應(yīng)用于人體運動/人體健康的實時監(jiān)測、人機/腦機交互以及機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。但目前仍存在靈敏度及響應(yīng)速度較低、檢測下限較高、檢測范圍較窄等問題，器件基礎(chǔ)性能仍有待提高。同時，在真實的應(yīng)用場景中，其亦存在穩(wěn)定性、抗環(huán)境干擾能力不高，規(guī)模化生產(chǎn)困難等挑戰(zhàn)。要解決這些問題，設(shè)計性能優(yōu)異且多功能的材料體系以及合理的器件結(jié)構(gòu)最為關(guān)鍵。

  近年來，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所陳濤研究員團隊在高性能、多功能可穿戴柔性傳感器件方面取得了階段性的進展（ACS Nano, 2019, 3, 4368-4378；Nano Energy, 2019, 59, 422-433；Chem. Mater. 2018, 30, 4343-4354；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 5140-5147；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 6666-6671）。通過碳管/石墨烯二維薄膜與PDMS/Ecoflex等彈性體的有效復(fù)合，賦予了器件多重且優(yōu)異的性能，包括超高靈敏度、寬檢測范圍、低檢測下限，自粘附功能等，并在器件規(guī)�；a(chǎn)上進行了初步嘗試。

  最近，該團隊在J. Mater. Chem. A上報道了一種自保護、可重復(fù)使用、高靈敏度的織物傳感器，題為”Self-Protective, Reproducible Textile Sensor with High Performance towards Human-Machine Interaction”(DOI: 10.1039/C9TA10744D)。在該工作中，研究人員針對織物基傳感器容易受到外界機械化學(xué)環(huán)境干擾的問題，特別是人體表皮的汗液、油脂以及穿戴磨損對器件的長期穩(wěn)定使用的阻礙，設(shè)計了一種超疏液、耐磨損、高靈敏度的電子織物（SPRET）。SPRET由三部分材料組成，包括織物基底，以及由通過化學(xué)鍵等強相互作用穩(wěn)定在織物表面的碳管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和多功能的聚合物涂層（圖1）。其表現(xiàn)出了對多種日常試劑的排斥，在膠帶磨損以及洗滌試驗后其疏液、傳感性能幾乎保持不變（圖2、3），并實現(xiàn)了在汗液/水環(huán)境下對人體運動的無損檢測以及對機器人的精準(zhǔn)控制（圖4），以及在機器人學(xué)習(xí)上進行探索，使得堅硬的機器手在抓取脆性的物件如雞蛋時既能完成抓取任務(wù)，又能保證雞蛋不破碎（圖5）。所設(shè)計的柔性傳感器在長期、連續(xù)、可靠監(jiān)測人類行為方面表現(xiàn)出了實際性的應(yīng)用潛能。

圖1 自保護、可重復(fù)使用的高靈敏織物傳感器

圖2 SPRET的制備與結(jié)構(gòu)

圖3 SPRET對磨損、洗滌試驗表現(xiàn)出穩(wěn)定的疏液、傳感性能

圖4 SPRET在汗液/水環(huán)境下對機器人實現(xiàn)了精準(zhǔn)控制

圖5 SPRET應(yīng)用于機器人訓(xùn)練

  以上工作得到了國家自然科學(xué)基金（51803226、51573203）、中科院前沿科學(xué)重點研究項目（QYZDB-SSW-SLH036）、中科院國際合作局（174433KYSB20170061）等項目的資助。

  論文鏈接:https://doi.org/10.1039/C9TA10744D