最近，柔性可穿戴电子设备作为传统刚性金属导体在个人医疗监测、人体运动检测和感官皮肤中的替代品，由于其固有特性而引起了极大的兴趣。然而，大多数可穿戴传感器的实际应用普遍受限于其拉伸性和灵敏度差、强度不理想、导电率较低以及感官功能单一等问题。
广西大学设计了基于羧基丁苯橡胶（XSBR）和亲水性丝胶（SS）非共价改性碳纳米管（CNTs）的氢键交联网络，然后制成多功能传感器。丝胶是一种性能优异的可再生材料，是蚕茧中存在的两种主要蛋白质之一。作者选择含有大量亲水性氨基酸的丝胶作为改性剂，以提高碳纳米管在橡胶基质中的分散性，而不会对碳纳米管造成任何化学破坏。发现丝胶能够使碳纳米管在XSBR基质中均匀分散，而无需任何人工添加剂的帮助。实验和理论研究表明，少量丝胶修饰的碳纳米管与XSBR的极性羧基形成氢键交联网络，使XSBR/SSCNT传感器具有相当的机械和电学性能。这有助于解决碳基传感器材料在机械强度、拉伸性、导电性和低渗透阈值之间的长期困境。XSBR/SSCNT传感器能够检测弱变形和大变形，其具有1%的低检测极限应变，高达217%的高拉伸性，12.58 MPa的卓越强度，高灵敏度，应变系数高达25.98，0.071 S/m 的高电导率，以及0.504 wt%的较低渗透阈值，可以组装成多功能传感器来检测人体运动。同时，XSBR/SSCNT传感器显示出优异的热敏性（0.01636 ℃–1) 和高度可辨别的温度分辨率 (2.4 ℃)，实现了在人体温度测量中的应用。多功能和可扩展的XSBR/SSCN传感器具有实时和原位生理信号的集成跟踪能力，为开发可穿戴人工智能在人类健康和运动应用中提供了一条有前途的途径。
图 1. XSBR/SSCNT传感器的设计原理与制备。
图6. 作为可穿戴传感器的真实演示。
图 7. (a, b)具有无线检测功能的XSBR/SSCNT传感器外部连接的示意图和光学图像，以及(c)通过手机上的应用程序接收的手指弯曲运动数据。(d)XSBR/SSCNT传感器用作行动不便患者的警报或警告。(e, f)运行时的电流变化和人体额头前后热像。
相关论文以题为A High-Performance, Sensitive, Wearable Multifunctional Sensor Based on Rubber/CNT for Human Motion and Skin Temperature Detection发表在《Advanced Materials》上。通讯作者是广西大学徐传辉。
参考文献：doi.org/10.1002/adma.202107309
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