成果简介
随着可穿戴电子产品的快速发展，用于人机交互和人/植物健康管理的低成本、多功能、超灵敏免接触式可穿戴设备备受关注。抗击COVID-19疫情的经验也证实了非接触式感觉的重要意义。本文，大连理工大学 朱楠 特聘研究员团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Chemresistor Smart Sensors from Silk Fibroin-Graphene Composites for Touch-free Wearables”的论文，研究制备了一种以丝素蛋白还原氧化石墨烯（SF-rGO）为双功能传感活性层的可穿戴智能传感平台，并与非接触式湿度/温度传感器和焦耳加热器集成在一起。
因此，在0.1 V下工作的智能传感器在6–97%RH的宽线性范围内表现出良好的稳定性和灵敏度（97%RH的传感器响应为60），快速响应/恢复速度（实际测试：21.51 s / 85.62 s）对可穿戴设备的非接触式湿度/温度传感，以及可以通过焦耳加热器精确校正的热读数。令人印象深刻的是，它可以通过识别指尖湿度变化来实现呼吸监测、精神状态预测或电梯切换。展望未来，这种一体化可穿戴智能传感器将从结构-功能关系的角度为提高传感性能树立榜样，并为日常生活构建免接触式传感系统树立榜样。
图文导读
图1.智能传感可穿戴设备和制造过程的概念描述。
图2.丝素蛋白还原氧化石墨烯（SF-rGO）复合材料的表征
图3.智能传感器的湿度传感性能
图4.智能传感器的自校准传感性能
图5.用于实际应用的智能传感器阵列的概念验证
图6.电梯开关智能传感器阵列的概念验证。
小结
基于SF-rGO复合材料的免接触式可穿戴设备智能传感器已在丝网印刷碳平台上创新制造。得益于SF和rGO的协同效应，SF无规线圈的可逆收缩拉伸特性和rGO的带隙变化随湿度水平而变化。SF-rGO复合材料湿度传感器具有快速响应/恢复时间（实际测试：21.51 s/85.62 s）、高灵敏度（是rGO的33.3倍）、高稳定性和0–97%RH线性范围内的再现性。此外，集成传感系统通过焦耳加热器进行温度校正的自校准模块，显示出可靠的湿度传感性能。此外，这种一体化智能传感器不仅可以应用于呼吸监测，而且在日常生活中的各种智能非接触场景中具有巨大的潜力，例如精神状态预测或电梯开关控制。这项工作为在医疗监测领域实现非接触式人机交互和可穿戴传感器做出了新的尝试。展望未来，它将拓宽目前仅关注传感器材料设计或模块耦合的智能传感器的应用，并为可穿戴设备的非接触式智能传感器提供实际示例。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.3c07913
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