成果简介
在运动检测、健康管理和人机交互领域，柔性可穿戴压力传感器已被广泛研究。然而，由于柔性基底和导电层之间的界面相互作用较弱，其稳定性和耐久性不尽人意，限制了其应用。本文，浙江理工大学刘琳副教授、姚菊明团队在《ACS Appl. Polym. Mater》期刊发表名为“Interfacial-Modified Graphene/Cotton Fabric for Durable Pressure Sensor via Electrostatic Self-Assembly”的论文，研究提出将导电纤维素/剥离石墨烯（CEG）墨水与聚乙稀改性棉织物（PEI-CFs）相结合，设计了一种具有良好灵敏度和稳定性的可穿戴压力传感器。
通过石墨在可持续纤维素溶液中的液相剥离而获得带负电荷的石墨烯。通过静电自组装过程制备压力传感器，其中带负电的CEG被吸附在带正电的PEI-CFs上。在这种策略中，CEG墨水与PEI-CF基材牢固结合，赋予了所制备的压力传感器稳定的传感性能和长期稳定性。由于这些优势，它可用于人体健康监测，如人体运动、呼吸和微表情。这项工作为开发稳定、耐用和高性能的可穿戴电子设备提供了一个简单可行的途径。
图文导读
图1. (a) CEG墨水的制造过程。(b) 纤维素溶液中石墨剥离的示意图。
图2.（a）532 nm处CEG和石墨的拉曼光谱。（b）石墨和（c）CEG的2D峰的典型拟合。（d） 拉曼二维波段与时间的关系（在2.33 eV处），显示出良好的稳定性。
图3. (a) 石墨和(b) CEG的AFM图像。
图4.（a）压力传感器的制造策略。（b）棉织物和（c）压力传感器的SEM图像。（d）具有大面积的压力传感器和（e）折叠成具有高导电性和心形的数字图片。
图5. (a) 油墨量对压力传感器电阻的影响。(b) 不同压力下的电阻变化率（ΔR/R0）。压力传感器的机械磨损（c）和耐洗性（d）的牢度特性。
图6. 对动态机械力作出反应的照片图像和阻力信号。(a) 手指弯曲，(b) 肘部弯曲，(c) 膝盖弯曲。
图10. 实时检测不同的生理信号：（a）呼吸，（b）皱眉的微表情，和（c）眼球运动动作。
小结
综上所述，提出一种基于柔性织物的压力传感器，其中带有负电荷的纤维素剥离石墨烯通过静电吸引牢固地吸附在聚乙烯亚胺改性棉织物的表面上。由于CEG/PEI-CFs强大的界面结合和织物基材的交织结构，该传感器在经过100次洗涤和1000次磨损后仍显示出良好的稳定性和耐久性。此外，该传感器还表现出良好的灵敏度（-1.7 kPa-1）、耐久性以及在23000次加载-卸载循环下的长期稳定性。得益于这些优越的性能，压力传感器已被证明可以监测人体运动、生理信号和微表情，这表明它在人机交互、智能纺织品和电子皮肤领域具有广阔的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1021/acsapm.2c01530
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