伦敦帝国理工学院《PAT》:基于石墨烯的高柔性、耐用、抗紫外线和导电的 TPU/纺织复合传感器

成果简介

柔性应变传感器因其在人机交互系统、运动训练和健康系统等可穿戴监测领域的应用而引起了广泛关注。纺织品因其重量轻、舒适性和柔韧性而成为制造可穿戴柔性传感器的理想基材。然而，纺织品和导电材料之间的兼容性仍然面临着严峻的挑战，特别是对于可穿戴传感器来说，要同时实现高灵敏度和宽传感范围，同时长期监测稳定性、可靠性和佩戴舒适性。本文，伦敦帝国理工学院Yi Zhou等研究人员在《Polym Adv Technol》期刊发表名为“Highly flexible, durable, UV resistant, and electrically conductive graphene based TPU/textile composite sensor”的论文，研究提出了一种基于石墨烯的 TPU/纺织品复合传感器，该传感器可以使用小规模制造技术生产，使用激光切割结合薄膜涂层和热转移工艺，并进一步探索其机械、电气和传感特性。

由于人体表现出不同程度的运动，并且集成到服装中的织物传感器在现实世界的使用中会面临多重挑战，例如重复穿着、汗水和阳光照射，作者进行了灵敏度、可靠性和耐用性测试，以进一步评估织物传感器在现实世界的使用情况. 开发的复合传感器具有高灵敏度（GF = 498）、宽传感范围（0%–293%）、出色的可靠性和稳定性，在 5% 应变下拉伸 10,000 次循环后仅显示 5% 偏差。此外，由TPU薄膜热化的石墨烯基纺织复合传感器在长期紫外线照射和多次洗涤循环后也能保持高稳定性。集成到各种可穿戴设备中时，该复合传感器可以准确地检测各种人体运动以及微妙的生理信号，在可穿戴监控设备中显示出巨大的潜力。