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  柔性壓力傳感器因其能模擬人體皮膚的特點(diǎn)去感知并對(duì)環(huán)境刺激做出響應(yīng)從而成為智能紡織品制造的研究核心。其中，電容式壓力傳感器因具有高靈敏度、快速響應(yīng)、組裝簡(jiǎn)單和能耗低等特點(diǎn)從而具有很好的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)有的研究中仍有幾個(gè)因素一直制約著電容式壓力傳感器的進(jìn)一步發(fā)展，主要包括傳感精確度易受環(huán)境濕度影響、介電材料的極化效率低以及其化學(xué)結(jié)構(gòu)或物理構(gòu)型易被水洗破壞，制約著電容式壓力傳感器的壓力傳感穩(wěn)定性及耐久性，不滿足實(shí)際服用需求。 

  針對(duì)提高柔性壓力傳感器的使用穩(wěn)定性及耐久性，實(shí)現(xiàn)可服用的穿戴式智能紡織品。近期，加州大學(xué)戴維斯分校Gang Sun（孫剛）教授課題組利用疏水且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的聚離子液體基納米材料來構(gòu)建新型的聚合物電介質(zhì)，通過引入聚（1-乙烯基-3-丁基咪唑雙三氟甲烷磺酰亞胺）（[PBVIm][TFSI]）來制備多孔的聚離子液體納米纖維膜（[PBVIm][TFSI]含量高達(dá)67%）實(shí)現(xiàn)了介電層的高度極化和較好的應(yīng)用穩(wěn)定性。達(dá)到了可穿戴壓力傳感織物的耐濕度（70% RH）傳感穩(wěn)定性和應(yīng)用耐久性。

圖示一：疏水耐久性的聚離子液體基納米纖維膜的制備過程及形貌

  該團(tuán)隊(duì)通過對(duì)離子液體單體進(jìn)行密度泛函計(jì)算研究，篩選出易被極化且不溶于水的離子液體單體并制備相應(yīng)的聚合物，再通過靜電紡絲構(gòu)建機(jī)械性能穩(wěn)定且介電性能較好的聚離子液體納米纖維膜，最后組裝成可應(yīng)用于實(shí)際生活中的可穿戴電容式壓力傳感織物。

圖示二：不同聚離子液體含量的納米纖維膜的性能表征

  研究團(tuán)隊(duì)利用性能穩(wěn)定的聚離子液體基納米纖維膜作為介電層，并采用全織物基材構(gòu)建電容式可穿戴壓力傳感器，提升了在實(shí)際環(huán)境（水洗、沾污或濕度）應(yīng)用中的壓力傳感穩(wěn)定性。此外，該壓力傳感織物能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體各項(xiàng)生理活動(dòng)信號(hào)，且對(duì)微小的外界壓力具有較高的檢測(cè)靈敏度及超快的響應(yīng)時(shí)間。這項(xiàng)研究工作為新型聚合物介電材料及免疫環(huán)境干擾的電容式壓力傳感器的構(gòu)建提供了新的思路。

圖示三：耐久性的可穿戴壓力傳感織物的應(yīng)用性能測(cè)試

  上述成果近期以“Flexible and Washable Poly(Ionic Liquid) Nanofibrous Membrane with Moisture Proof Pressure Sensing for Real-Life Wearable Electronics” 為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces （ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, DOI: 10.1021/acsami.9b07786, IF:8.456）上。論文的第一作者為東華大學(xué)化工生物學(xué)院博士生王澤鴻，曾在美國加州大學(xué)戴維斯分校Gang Sun教授課題組聯(lián)合培養(yǎng)，通訊作者為Gang Sun（孫剛）教授。該項(xiàng)工作得到了Gang Sun (孫剛)教授課題組、國家留學(xué)基金委、國家自然科學(xué)基金的資金支持。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b07786