基于二维材料的柔性可穿戴传感器件研究进展

柔性可穿戴传感器是附着于人体皮肤或组织上的监测装置,可以持续监测和量化特定微环境变化所产生的电信号或化学信号,在医学诊断和治疗方面具有广泛的应用前景.二维材料具有原子薄层的平面结构、优异的机械柔性和电学性能,非常适合用于构建可穿戴传感器.近年来,基于二维材料的柔性传感器在材料制备、工艺设计和设备集成等方面取得了巨大的进...     

基于聚二甲基硅氧烷的可穿戴柔性传感器的研究进展

可穿戴柔性传感器是一种紧密附着在人体的皮肤或组织上,可实时收集、分析人体生理参数的设备,在医疗保健、诊断治疗等领域具有重要的应用价值,近年来引起极大关注。聚二甲基硅氧烷(PDMS)不仅化学性质稳定、热稳定性强、透明性和生物相容性好,还可通过表面改性和整体特性定制以实现不同功能,这使得PDMS成为了可穿戴柔性传感器基底材料的最佳选择。本文综述了近年来基于PDMS的可穿戴柔性传感器的研究进展,对导电修饰材料、传感器的工作原理和性能比较等方面进行了回顾和总结,重点对比了不同导电修饰层材料的性能参数与优缺点,介绍了光敏传感器、温度传感器、应变传感器、压力传感器和生化传感器,最后对可穿戴传感器的研究和应用中存在的挑战进行了分析,对其发展方向进行了展望。     

柔性印刷可穿戴电化学传感器

实现对人体的健康监测和慢性病监测是包括材料科学、信息技术、电子技术、分析化学等科学领域在内的世界前沿课题。通过连续获取温度、压力、应力等物理信号来实现对人体活动情况和心率、血压、脑电图、心电图等实时监测的可穿戴设备已实现商业化,但连续监测人体体液、呼出气中的各类化学物质的可穿戴传感器仍面临许多问题,比如传感器的柔韧性、灵敏度、准确性以及与人体皮肤的贴合性等。针对这些问题,本文以柔性印刷技术为出发点,综述了各类柔性基底在电化学传感器/生物传感器领域的应用,同时对可穿戴传感器的发展方向提出了建议。     

柔性可穿戴传感器件与储能器件的发展现状与挑战

随着人们生活质量与对可穿戴监测设备需求的提高以及物联网、人工智能和人机交互等科技水平的发展,能够对人体生命体征信号采集、转化与识别的可穿戴柔性电子装置成为连接智能生物与非智能机械装置的桥梁. 可穿戴柔性电子器件对人体生命体征信号的采集包括人体脉搏、温度、皮肤应变、呼吸和心跳等指标. 本文总结概述了近年来可穿戴柔性传感器对人体生命信号采集的现状以及存在的问题和挑战,并对可穿戴柔性供能器件做了简要的总结和展望.     

柔性可穿戴电子传感器研究进展

随着智能终端的普及,可穿戴电子设备呈现出巨大的市场前景.传感器作为核心部件之一,将影响可穿戴设备的功能设计与未来发展.柔性可穿戴电子传感器具有轻薄便携、电学性能优异和集成度高等特点,使其成为最受关注的电学传感器之一.综述了近年来柔性可穿戴电子传感器的研究进展,包括压阻、电容、压电、力致发光和摩擦电等信号转换机理,金属、无机半导体、有机和碳材料等柔性可穿戴电子的常用材料,柔性电子传感器的印刷制造及其在体温和脉搏检测、表情识别和运动监测等方面的最新应用,最后提出了柔性可穿戴电子传感器面临的挑战与未来发展方向.     

柔性可穿戴传感与智能识别技术研究进展

柔性可穿戴传感器件能与人体稳定集成,具有多生理参数和运动参数连续动态测量能力,可在健康监测、运动监控、精准医疗、人机交互等领域发挥重要作用.柔性可穿戴传感器件与人工智能技术的结合,充分展示了利用连续动态多参数信号测量的进行疾病、动作、语音等判定与识别的优势.本文通过介绍柔性可穿戴器件在物理信号、化学信号和图像信号传感中应用,从硬件平台和数据处理分析技术两方面介绍了柔性可穿戴器件与人工智能结合的方法和进展,展示了基于柔性可穿戴传感系统的智能识别技术,分析了柔性可穿戴传感与智能识别技术在柔性化集成、数据传输、能源供应等方面面临的诸多挑战,并对未来发展趋势进行了展望.     

可穿戴电化学传感器件的研制及其应用

可穿戴电化学传感器件是一种可直接穿戴在身体特定部位、甚至植入用户体内的柔性电化学传感器。其具有简易性、便携性、灵活性等特点,可实时电化学监测与跟踪分析待测物,被广泛用于医疗保健、人体健康和环境监测等领域。该综述概括了可穿戴电化学传感器件的硬件设计与研制,及其在汗液检测、神经化学监测、现场分析检测（POCT）中的应用,总结和展望了可穿戴电化学传感器件的未来发展趋势,以期为可穿戴电化学传感领域的进一步发展提供参考。     

可穿戴生物电化学传感器的研究与应用进展

随着物联网的发展,可穿戴生物电化学传感器受到了广泛关注。可穿戴传感器件采用液体导体、导电聚合物薄膜、水凝胶等材料作为柔性电极,集优异的机械性能与传感性能于一体,为人们的生产和生活带来了极大的便利,已被广泛用于医疗诊断、健康监测和环境监测等领域。然而,目前可穿戴生物电化学传感器在美观隐形性和生物亲和性等方面仍存在一些问题。本文从可穿戴传感器件的制备工艺及柔性材料入手,概括分析了近年来可穿戴生物电化学传感器件的研究与应用进展,对其所面临的挑战与困难进行了总结,并展望了可穿戴生物电化学器件未来的发展方向,为进一步改进可穿戴传感器件的集成方法、提高其传感性能以及实现智能化信号传输等提供了参考。     

基于3D导电材料的柔性应力/应变传感器

柔性应力/应变传感器作为智能可穿戴设备的重要组成部分,在人体运动检测、健康监测、机器人和电子皮肤等方面得到了广泛应用.其中,3D导电材料(如气凝胶、海绵和泡沫等)不仅拥有3D互连微结构,还具有优异的可压缩性和导电性,在一定程度上解决了传感器同时拥有高灵敏度和宽检测限的难题.本文根据制备3D导电材料的原材料将其划分为生物...     

可视化柔性可穿戴传感器研究进展

柔性可穿戴传感器具有轻质、共形性好和生物安全性高等特点,在军事、医疗健康和运动等领域展现出广阔的应用前景。可视化是柔性可穿戴传感器的一个重要发展方向,对于丰富传感器功能和扩展其应用领域具有重要意义。本文综述了近年来可视化柔性可穿戴传感器的研究和应用进展,总结了现有的可视化传感器种类及其作用机理,重点介绍了基于发光或变色进行可视化传感的柔性可穿戴传感器。最后,讨论了可视化柔性可穿戴传感器所面临的机遇和挑战。     

可穿戴柔性触觉传感器的研究进展

可穿戴柔性触觉传感器是用来模仿人类触觉的器件, 可以感知人体以及外界环境的运动、 形变和压力等信息, 在智慧医疗和智能机器人等领域具有广泛的应用前景. 近年来, 大量柔性触觉传感器的研究使其性能得到了巨大的提升, 并在很多领域得到了应用. 本文首先简述了柔性触觉传感器的结构和基本性能; 然后重点介绍了具有自愈合、 自驱动以及可视化等新型高性能触觉传感器的研究进展; 接下来讨论了柔性触觉传感器在可穿戴电子技术、 医疗保健以及人机交互界面等方面的应用; 最后展望了柔性触觉传感器未来所面临的机遇与挑战.     

智能可穿戴设备的研究和应用进展

智能可穿戴设备拥有便捷、智能和实时等诸多特点.通过可穿戴设备进行检测分析,并将数据进行实时传输,可实时监测生命体征和运动情况等重要信息,对人体进行监测并为健康状况提供数据支持.根据可穿戴设备近年的发展,本文综述了可穿戴设备的穿戴方式、常用材料以及不同的传感方式,并对其在人体生命体征检测方面的应用做了介绍,最后对其面临的...     

高粘附可拉伸高分子材料与高动态稳定人体电生理监测

高动态稳定人体电生理监测在智能可穿戴健康监测、心血管疾病临床诊断、神经系统疾病治疗以及智能人机交互等领域具有广阔的应用前景.作为人与外部环境的信号交互桥梁,皮肤电极可贴合于皮肤表面,以无创的方式监测和采集各种电生理信号,成为高动态稳定电生理监测的理想平台.从材料角度出发,皮肤电极的高动态稳定性决定于基底材料的高粘附性和可拉伸性.因此,如何通过高分子结构的合理设计制备高粘附可拉伸高分子材料,构筑高度共形粘附于人体皮肤表面的电极,从而实现高动态稳定人体电生理监测,是柔性智能健康监测领域的重要研究方向.本文总结了本课题组近年来在高粘附可拉伸高分子材料制备及其在高动态稳定人体电生理监测应用方面的研究进展,并讨论了高粘附可拉伸高分子材料在下一代柔性智能健康监测领域面临的机遇和挑战.     

可穿戴光谱传感器在医疗监测中的研究进展

可穿戴光谱传感器是一种由柔性衬底、传感及检测分析单元组成的一体化智能器件,能够无创或微创地对汗液、经皮气体、伤口分泌物、皮下间质液、泪液、呼出气和唾液等人体生理体液中的化学物质进行快速检测和实时跟踪,在药物分析、疾病诊断及健康监测等领域中具有重要意义。本文总结了2016年以来可穿戴比色、荧光及表面增强拉曼散射传感器的研究概况,基于可穿戴光谱传感器的组成,综述了表皮、眼部及口部形式的可穿戴光谱传感器的研究进展,并分析了可穿戴光谱传感器未来发展面临的挑战及机遇,以期为可穿戴光谱传感器的设计和开发提供参考。     

微纳结构柔性压力传感器的制备及应用

柔性压力传感器是一种能够感知或监测外界压力变化的柔性电子器件,具备灵敏度高、形变灵活、制备工艺简单等特点,在可穿戴式电子产品、健康医疗、软体机器人、人机交互等新兴领域具有广泛而重要的应用。灵敏度、检测极限、响应时间与循环工作稳定性是柔性压力传感的核心性能指标,微纳结构的引入对提高柔性压力传感器综合性能具有重要作用。本文根据微纳结构的主要类型介绍了基于微纳结构的柔性压力传感器的最新研究进展,包括各种不同形貌微纳结构对柔性压力传感器性能的影响及其在柔性压力传感器中的应用,并对柔性压力传感器未来的发展提出展望。     

石墨烯基人工智能柔性传感器

皮肤是人体最大的器官,能够感知和应对复杂的环境刺激。以石墨烯作为核心部件制备的柔性传感器具有很强的刺激感知能力,可以模拟人体皮肤的柔韧性和拉伸性,是目前最具商业化潜力的可穿戴传感技术。本文首先介绍了传感器的压阻式、电容式、压电式、晶体管式等不同工作机制和评价其性能的如灵敏度、检测范围、响应速度等参数,总结了石墨烯的优点和制备方法。结合本课题组在石墨烯复合聚苯胺、银纳米粒子、碳纳米管和量子点等构建多功能石墨烯基柔性传感器的研究基础,从检测对象的种类出发,重点阐述了石墨烯基柔性传感器在检测压力、应变、温度、湿度、化学分子、生物分子和气体等单一目标物的性能以及石墨烯基多功能柔性传感器的应用。最后,对石墨烯基柔性传感器的未来发展方向做了展望。     

有机智能传感材料与器件研究进展

有机光电子材料具有柔性、低成本、可大面积加工以及分子结构可调等特点,在可穿戴智能器件领域具有巨大的应用潜力.有机分子可以通过结构的设计调节其光学、电学、机械和化学等特性,从而实现丰富的传感功能.有机智能传感器具有快速响应、高选择性、高灵敏和机械柔性等优势,被广泛应用于环境监测、电子皮肤、医疗监测、人机交互等智能感知领域.本文综述了近年来有机智能传感材料与器件的研究进展,包括小分子半导体、聚合物半导体和导电聚合物等有机传感材料,以及化学传感器、温度传感器、光学传感器和机械传感器等有机智能传感器件的前沿应用,重点介绍了目前生物传感器、仿生传感器等智能感知器件和系统的发展现状,并对其未来发展过程中面临的挑战进行了分析.     

基于微流道设计的柔性可穿戴汗液传感器研究进展

近年来,随着柔性电子学和微流体学技术的快速发展,各种基于微流道的柔性可穿戴汗液传感器相继涌现,在汗液相关生理参数检测方面展现出良好的发展前景。本文介绍了基于微流道设计的柔性可穿戴传感器在汗液检测方面的优势,综述了微流道汗液传感器的结构设计原则、检测方法和原理方面的研究进展,分析了微流道汗液传感器目前存在的不足和局限性,指出了基于微流道设计的汗液传感器应向低成本、批量化制备方向发展,以及更加深入研究汗液参数与人体生理健康关系的重要性。     

电喷印刷柔性传感器

柔性传感器因其在弯折、扭曲、拉伸等大变形条件下具有稳定的传感性能,所以在软体机器人、可穿戴电子和生物医疗等领域具有潜在的应用前景,受到了国内外研究者的广泛关注。与传统光刻技术相比,印刷技术制造作为增材制造,具有绿色、低成本和可大面积制造的优势,被广泛应用于柔性电子器件制备。其中,电流体动力喷墨打印(电喷印)技术因其具有多种功能材料的兼容性,被认为最有可能替代传统的光刻技术,实现柔性传感器高分辨率和跨规模制造。近年来,电喷印技术在微型化柔性传感器制造领域显示出广泛的应用潜力。本综述重点介绍了电喷印刷柔性传感器的工艺、材料和应用的最新研究进展。首先,详细介绍了电流体动力喷墨打印技术的工作原理,总结了用于电喷印的各种功能性墨水材料,然后,介绍了电喷印刷中墨水和柔性基底间表界面调控的问题。随后,综述了电喷印方法在柔性压力传感器、柔性气体传感器和柔性电化学传感器等柔性传感器制造的应用进展。最后,总结讨论了下一代电喷印刷技术在柔性传感器领域的机遇与挑战。     

柔性导电高分子复合材料在应变传感器中的应用*

柔性和可穿戴传感器最近十几年来的发展,使得它们在个性化医疗、人机交互和智能机器人等方面拥有良好的应用前景。由导电材料和弹性聚合物组成的柔性导电高分子复合材料具有高的可拉伸性、良好的柔韧性、优异的耐久性等优点,可用来制备传感范围宽、灵敏度高的柔性应变传感器。本文综述了基于柔性导电高分子复合材料的可拉伸应变传感器的分类(填充型、三明治型、吸附型应变传感器)和传感机理(隧穿效应,分离机制,裂纹扩展),并详细介绍了传感器所用复合材料的结构设计,包括内部结构(双逾渗网络、隔离、多孔、“砖混”结构)、表面结构(微裂纹、褶皱结构)和宏观结构(纤维状、网状、薄膜结构)。内部结构设计可降低材料的逾渗阈值,表面结构设计可提高传感器性能,每个宏观结构都有自己的特点。最后对应变传感器的材料选择、制备工艺、结构设计、附加性能、集成技术和应用方向等方面进行了展望。