成果简介
在护理点应用领域，开发一种能够读出无串扰信号同时确定各种活动生理参数的传感器是很有要求的。虽然有一些非柔性传感器的例子，但对此类传感器产生的电子废物的管理至关重要。大多数这种可用的传感器在形状上是刚性的，因此由于其与人类皮肤的不一致性而限制了其在医疗保健监测中的可用性。结合这些方面，开发用于监测人体运动和活动参数的可回收无串扰柔性传感器的研究还很少。
本文，印度理工学院Kinsuk Naskar、Titash Mondal等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Cross-Talk Signal Free Recyclable Thermoplastic Polyurethane/Graphene-Based Strain and Pressure Sensor for Monitoring Human Motions”的论文，研究报告了一种可回收的柔性传感器的开发，该传感器可以为检测应变和压力的微小变化提供准确的数据。所开发的传感器可以由于应变和压力而单独产生的信号。
因此，它可以提供无串扰的输出。选择热塑性聚氨酯和石墨烯作为模型体系。热塑性聚氨酯/石墨烯传感器在0–100%应变下的拉伸应变灵敏度为GF−3.375，在100–150%应变下的张力应变灵敏度为10.551，压力灵敏度为−0.25 kPa–1。我们证明了应变传感器在监测各种人体运动方面的适用性，从非常小的眨眼应变到具有明确峰值的肘部弯曲的大应变，以及165ms的非常快的响应和恢复时间。接收到的信号大多是无电滞回的。为了确认可回收性，开发的传感器被回收了三次。在不影响传感能力的情况下，通过回收注意到灵敏度的边际下降。这些发现有望为开发碳足迹更小的柔性传感器开辟一条新途径。
图文导读
图1.可回收TPU/石墨烯应变传感器的制造示意图。
图2.TPU/石墨烯纳米复合材料的电导率和拉伸表征
图3.具有各种石墨烯含量的TPU/石墨烯应变传感器的拉伸应变响应
图4、TPU/石墨烯传感器的机械性能和循环稳定性评估
图5.应变传感器的弯曲应变和压力响应
图6、TPU/石墨烯传感器的生理响应随应变的变化
图7.TPU/石墨烯纳米复合材料的回收利用
小结
综上所述，我们开发了一种可回收、高拉伸、柔性和灵敏的TPU/石墨烯纳米复合传感器，通过一种易于制造的方法，对拉伸应变、弯曲应变和压力表现出优异的灵敏度。这种多灵敏度的高灵活性使传感器能够安装在人体上，并以非常高的可靠性和可重复性监测人体运动。该传感器具有独特的能力，可以完美地破译大小应变。回收最多三次，不仅保持了适度良好的拉伸和压力敏感性。回收的TPU/石墨烯菌株展示了其监测各种生理参数的能力，如眨眼、手指弯曲和压力。这些发现为使用所开发的TPU/石墨烯纳米复合传感器跟踪人类健康、运动表现和人机交互提供了光明的前景。这证实了所开发的TPU/石墨烯传感器将有助于建立一种更好的可持续技术，这反过来又有助于用更少的电子废物保持我们的星球更美丽、更环保。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.3c01364
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