成果简介
随着科学技术的进步，柔性传感器已成为研究热点。柔性传感器在人体健康检测和运动检测等领域有着广泛的应用。本文，西南大学Lan Cheng、Fangyin Dai等研究人员在《Polymers》期刊发表名为“Electrospinning Silk Fibroin/Graphene Nanofiber Membrane Used for 3D Wearable Pressure Sensor”的论文，研究采用双针静电纺丝法制备丝素蛋白/石墨烯纳米纤维膜。此外，通过叠加通过双针静电纺丝制备的单层丝素蛋白/石墨烯纳米纤维膜，获得了三维复合体系的高灵敏度。此外，用聚二甲基硅氧烷封装三维层次结构以制备压力传感器。压力传感器的灵敏度可以达到7.7Pa -1. 此外，该压力传感器具有出色的耐用性（>2000 次循环）和更短的响应时间（490 ms），在人体健康检测和运动检测方面具有广阔的研究前景。
图文导读
方案1. ( a ) 丝素蛋白的提取工艺；( b )石墨烯/聚乙烯吡咯烷酮/乙醇(Gr/PVP/乙醇)溶液的制备；( c ) 静电纺丝制备(丝素蛋白/石墨烯)(SF/Gr)纳米纤维膜示意图。
图1. ( a ) 纯 SF 纳米纤维膜和 SF/Gr 纳米纤维膜的 SEM 照片。Gr 的浓度分别为 ( b ) 10 mg/mL、( c ) 15 mg/mL 和 ( d ) 20 mg/mL。分别放大 5000 倍和 10,000 倍。
图2. SF、SF/Gr 10 mg/mL、SF/Gr 15 mg/mL 和 SF/Gr 20 mg/mL 纳米纤维膜的 FTIR 光谱。
图3. Gr10 mg-1、Gr10 mg-2、Gr10 mg-3、Gr15 mg-1、Gr15 mg-2、Gr15 mg-3、Gr20 mg-1、Gr20 mg-2和Gr20 mg的灵敏度测试结果-3。数字中的 S 代表灵敏度。
图4. SF/Gr 传感器的传感性能测试
图5. SF/Gr 柔性压力传感器在实时监测人体活动和检测物理信号中的应用。
图6. SF/Gr 压力传感器的工作原理
小结
本文首先采用静电纺丝法制备了丝素蛋白/石墨烯（SF/Gr）复合膜。表征了SF/Gr纳米纤维膜的形貌、孔隙率、水接触角和直径分布。得益于稳定的三维网络结构和由良好分散的石墨烯片和PDMS封装形成的三维导电网络，传感器在2000次压力循环下保持稳定的灵敏度。SF/Gr压力传感器在可穿戴柔性传感器领域具有巨大的发展潜力，为传感器的制备提供了新思路。
文献：https://doi.org/10.3390/polym14183875
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