我院在可穿戴柔性传感器研究取得重要进展

       2018年6月4日,我院穿戴电子研究小组在自然集团刊物《npj-柔性电子》上发表了该组关于在柔性传感器应用研究的最新成果【npj flexible electronics, 2, 16 (2018)】。

       随着传感器与柔性电子交叉学科的发展,电子皮肤作为新兴研究方向,通过电子元件实现模拟人体皮肤对外界刺激的响应,可以广泛的应用到机器人、人工智能、智能医疗以及人-机交互系统等领域。电子皮肤通过设计不同感应机制和结构的柔性传感器实现人体对外界刺激的响应模拟。其中新型一维纳米材料诸如碳纳米管、金属纳米线等在传感器件上的应用使得器件具有柔性轻薄、高灵敏度、低成本、小体积等优点。然而目前的传感器仍然很难同时实现高伸缩性和灵敏度。因此,能够同时赋予传感器高灵敏度及多尺度范围检测区间依然是一巨大挑战。

       我院的研究团队提出并制造了适用于多尺度传感的纳米线-微流体混合应变传感器。该装置包括填充有PEDOT:PSS溶液的微通道和嵌入在微通道底部的导电纳米线网络。混合结构为电传导提供渗流路径,赋予传感器小规模应变的优异灵敏度和大尺度应变的大伸缩性。该拉伸应变传感器响应区域为4%到400%以上,具有高灵敏度和耐久性。同时混合结构适用于基于纳米材料的传感器,如银、铜纳米线和碳纳米管,在较大的应变强度范围内表现出明显的变形响应。传感器还可以用于响应张力,弯曲和压力刺激。该传感器工作电压低,佩戴舒适,佩戴在人体皮肤上或附着在衣服上,用于监测面部表情,脉搏,身体动作和手势。此外,传感器可以集成到无线控制的交互式电子系统中,用于机器手臂的无线控制。

       因此,上述工作为推动智能机器人,电子皮肤,人体运动健康监测系统,人机交互系统等未来软电子设备的实现提供了重要的实验参考和技术储备。

       该论文题为“Multiscale nanowire-microfluidic hybrid strain sensors with high sensitivity and stretchability”,中山大学电子与信息工程学院博士生韩宋佳为第一作者,通讯作者为刘川教授,穿戴电子研究小组的学术带头人为谢汉萍教授。本工作得到广东省杰出青年基金、广东省青年人才拔尖培养计划、光电材料与技术国家重点实验室等的大力支持。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41528-018-0029-x

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