研制在聚合物等功能材料表面集成多種功能的柔性智能電子器件正成為新興電子產(chǎn)業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì),可以將多種功能集成在一種可穿戴器件上,能夠?qū)崿F(xiàn)日常生活的多種智能應(yīng)用,在人類(lèi)健康和人體活動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是,讓一種器件具有多種智能顯然具有很大的挑戰(zhàn),僅僅器件的制備流程就比較復(fù)雜。因此,如何研發(fā)簡(jiǎn)便的制備方法,確保日常生活用品能夠承擔(dān)多種新功能就變得越來(lái)越重要,將對(duì)可穿戴柔性智能電子器件的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
近期,南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院的黃維院士、于海東教授和呂剛教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種電子智能創(chuàng)可貼,通過(guò)簡(jiǎn)單地將銀納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷混合物涂覆在傳統(tǒng)的創(chuàng)可貼表面,可以賦予傳統(tǒng)創(chuàng)可貼多種新的功能。制備的智能創(chuàng)可貼能夠表現(xiàn)出卓越的摩擦電特性和優(yōu)異的應(yīng)變傳感特性。這種創(chuàng)可貼不僅可以像傳統(tǒng)創(chuàng)可貼一樣用來(lái)療養(yǎng)傷口,還可以實(shí)現(xiàn)自供電的活動(dòng)傳感和人機(jī)互動(dòng)交流,為研發(fā)多功能傳感器件提供了一種廉價(jià)、方便和高效的方案,為可穿戴柔性智能電子器件的創(chuàng)新性發(fā)展開(kāi)辟出廣闊發(fā)展空間。這項(xiàng)研究工作以“Smart band-aid: Multifunctional and wearable electronic device for self-powered motion monitoring and human-machine interaction”為題發(fā)表在期刊《Nano Energy》上。(DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106840)
圖 1. 電子智能創(chuàng)可貼的設(shè)計(jì)和柔性的展示。
這種智能創(chuàng)可貼不僅可以用于接觸感知(即可以作為可穿戴應(yīng)變傳感器檢測(cè)各種幅度的人體活動(dòng)),也可用于非接觸式感應(yīng)(圖 2)。由于智能創(chuàng)可貼具有高度的靈活性和優(yōu)良的便捷性,可以在不影響正常人體活動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)人體活動(dòng)的監(jiān)測(cè)和識(shí)別。尤其是,這種智能創(chuàng)可貼具有高靈敏的性能和超智能的特性,可以檢測(cè)一般應(yīng)變傳感器難以檢測(cè)的人體脈搏和呼吸等功能信號(hào)。因此,這項(xiàng)研究成果在監(jiān)測(cè)人體健康狀況方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
圖2. 利用智能創(chuàng)可貼感應(yīng)人體活動(dòng)的圖示。
這種智能創(chuàng)可貼還具有手勢(shì)識(shí)別功能,在虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互活動(dòng)中顯示出創(chuàng)新性的應(yīng)用場(chǎng)景。研究人員可以利用智能創(chuàng)可貼隨意遙控玩具車(chē)的運(yùn)動(dòng),展示了利用智能創(chuàng)可貼實(shí)現(xiàn)手勢(shì)智能遙控機(jī)械設(shè)備的新型應(yīng)用前景。尤其是,這種智能器件還可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)傷患者恢復(fù)健康的全新的智能手段,對(duì)未來(lái)便攜式智能醫(yī)療產(chǎn)品的研發(fā)推廣具有令人振奮的廣闊的發(fā)展前景。
圖5. 將智能創(chuàng)可貼用于人機(jī)交互的圖示。
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106840
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