1、成果简介
可穿戴电子产品，电子纺织品和生物医学设备的应用越来越广泛，引发了对高性能传感器的需求。本文，南京工业大学Yunfeng Hu等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Ultrasensitive and Wearable Carbon Hybrid Fiber Devices as Robust Intelligent Sensors”的论文，研究提出一种简单的方法来制造高灵敏度的碳杂化纤维（CHF），由石墨烯纤维骨架和碳纳米管（CNT）分支组成。在这种分层结构的纤维中，原位生长的碳纳米管阻止石墨烯片和桥石墨烯层同时堆叠，使得混杂纤维蓬松且导电。
由于设计良好的结构，组装的光纤传感器表现出良好的性能，具有高的计量系数（高达1127），快速的响应时间（小于70ms的），良好的可靠性和稳定性（> 2000个周期）。本工作为超灵敏光纤传感器的研制提供了一条可行的，可扩展的途径，实现了对人体生理信号的全面监测，构建了一个实时的人机控制系统。而且该传感器不仅可以捕获诸如脉冲和发声之类的各种生理信号，而且可以识别诸如钢尺的振动和扬声器的声学振动之类的高频振动信号。此外，附在腰椎和颈椎上的传感器可以精确记录实时的坐姿信号，以指导健康的生活方式，
2、图文导读
图1.（a）CHF的制造过程示意图。CHF的特征：（b–d）FESEM图像；（e–g）横截面FESEM图像；（h）通过EDS的CHF元素映射图，表示C，O，N和Ni的分布。（i）嵌入镍纳米粒子的CNT的TEM图像。（j，k）合成的镍金属纳米粒子和CNT的HRTEM图像。
图2.单个CHF传感器的属性
图3.组装的多个CHF传感器
图4. CHF-1传感器在检测生理信号和振动方面的实际应用
图5. CHF-5传感器，用于监测坐姿
3、小结
终上所述，一个易于实施的方法，湿法纺丝技术和随后的化学气相沉积工艺合成氯氟化氢。石墨烯层间生长的大量碳纳米管使碳杂化纳米结构具有良好的机电性能。组装后的光纤传感器在微小变形下具有良好的灵敏度。此外，多个光纤并联组装被证明是提高传感性能的有效方法。当用作灵活的智能传感器时，它们可以记录人的微妙动作，收集高频振动信号并控制机器人手。而且，光纤传感器进一步应用于坐姿监测和预警系统，以有效检测腰椎和颈椎过度弯曲，表明在健康监测系统中具有巨大的潜在应用。这项工作建立了一座桥梁，将碳杂化纳米结构的制造与智能传感器在微小变形监测中的应用联系起来。
链接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c03615
文献：
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