可穿戴傳感器可以充當人機交互之間的橋梁？纱┐鱾鞲衅鞯倪M步為人工智能應用的開發(fā)和增強做出了重大貢獻。在這些可穿戴傳感器中，基于紗線和織物的傳感器因其高柔韌性、透氣性、舒適性和獨特的耐磨性而受到廣泛關(guān)注。然而，當前基于紗線的傳感器主要用作應變、壓力或溫度傳感器的一種類型。這些1D傳感器僅能夠響應單個外部刺激，故被歸類為單信號傳感器。因此，現(xiàn)有的1D傳感器無法識別和表達來自外部刺激的多個信號，并迫切需要構(gòu)建可用于多場景的功能性可穿戴紗線傳感器。
為了解決1D導電紗的單一傳感特性和環(huán)境不耐受的問題，浙江理工研究團隊利用仿生策略和協(xié)同增強效應，創(chuàng)新性地實現(xiàn)了石墨烯在聚酰亞胺紗線基材上高效層層負載，并制備了一種具有分層導電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)功能性導電線。所制備的還原氧化石墨烯-聚酰亞胺復合紗線（rGO-PYs）不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的導電性。還被用于構(gòu)建多場景應用的功能性和多維傳感器，以實現(xiàn)多種機械刺激的實時檢測。rGO-PYs表現(xiàn)出較寬的彎曲和壓力響應范圍（0°-180°和0.12–62.39 KPa）、快速響應和恢復時間（均<100 ms）以及出色的循環(huán)穩(wěn)定性（＞5000次）。在可穿戴方面，所制備的紗線基傳感器展現(xiàn)出了出色的實時監(jiān)控人類活動的功能，例如關(guān)節(jié)運動、語音、寫作、呼吸、脈搏和心率。此外，rGO-PYs對惡劣環(huán)境表現(xiàn)出卓越的抵抗力，無論是在液氮（-196 °C）、高溫（300 °C）、還是酸堿的侵蝕都不會顯損壞其外觀和傳感性能。至關(guān)重要的是，由rGO-PYs擴展為集成式的2D織物，仍保持了其卓越的多維傳感特性。點接觸式壓力傳感器和壓力傳感陣列在識別壓力及其分布方面表現(xiàn)出卓越的應用潛力。這項工作建立了一個從制備到應用的綜合系統(tǒng)，包括1D功能紗線大規(guī)模制造、傳感性能驗證、多維傳感器的集成開發(fā)以及多樣化的跨場景應用。該創(chuàng)新系統(tǒng)將傳統(tǒng)紗線轉(zhuǎn)化為智能面料，進一步將功能性紗線推進為多維傳感器（1D到2D和3D），使其能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化和多場景的應用。
本工作以題目為“Multi-Scenario Applications of Multi-Dimensional Yarn-Based Wearable Integrated Sensors”發(fā)表在國際學術(shù)期刊Advanced Functional Materials上。浙江理工大學研究生馬騫程為第一作者，浙江理工大學張兆發(fā)講師和田偉教授為本文的共同通訊作者。
圖1 rGO-PYs的規(guī)；a(chǎn)及宏微觀形貌
圖2 rGO-PY的應變傳感特性
圖3 基于rGO-PY構(gòu)建的點接觸式壓力傳感器及其性能
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202415044
版權(quán)與免責聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由中國聚合物網(wǎng)收集互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：
info@polymer.cn。未經(jīng)本網(wǎng)同意不得全文轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
