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柔性石墨烯传感器体征信号监测的研究进展

发布时间:2019-03-14 访问次数:191次 来源: 柔性电子与智能包装 分享:

柔性传感器具有监测灵敏度高、重量轻、柔性好、可设计等优点,引起了人们广泛的关注。研究人员采用各种手段,将其作为个人可穿戴健康监测装置来获取人体运动生理信息如:脉搏、体温、呼吸、声音、运动等,便于实时了解个人健康状态。由于人体是一个复杂的高级生命体,其活动状态是一个包含应变、温度、湿度等多因素耦合的复杂环境。因此,具备多功能、多模式、多位点传感和复杂信号灵敏分析能力的柔性传感器有望成为未来的个人身体健康状态监测和评估装置。

然而,多材料的界面结合缺陷和机械性能不匹配问题是可穿戴柔性传感器件实现多功能集成和高分辨率监测所面临的巨大挑战。石墨烯具有高电子迁移率、高导热性、优异的机械性能、易于功能化修饰等优点,自发现以来一直备受关注。此外,石墨烯再加工性能优异,目前针对不同的应用需求,已被开发出石墨烯纤维、石墨烯带、石墨烯薄膜、石墨烯纸和石墨烯气凝胶等多种结构, 为发展柔性电子器件提供了解决方案。

图1.石墨烯基温度、湿度、应力、压力传感器及其在体温、呼吸、运动、心跳、声音识别等体征信号中的应用

近日,郑州大学材料学院杨会歌博士和中国科学院化学研究所宋延林研究员等在Advanced Materials Technologies上发表了题为“Graphene: Diversified Flexible 2D Material for Wearable Vital Signs Monitoring”的综述论文,对柔性石墨烯传感器件的发展进行了系统介绍。根据柔性石墨烯传感器的不同应用, 分别对温度传感器、湿度传感器、压力传感器、应力传感器、集成多功能温度湿度传感器的结构特点、传感机制、材料组成以及制备方法等进行了系统归纳。

进而介绍了柔性石墨烯传感器在体温、呼吸、运动、心跳、声音识别等基本体征信号监测应用研究中的最新进展。最后展望了石墨烯柔性传感器存在的机遇和挑战。指出当前柔性传感器件的发展仍受限于噪音干扰、工艺复杂、能源供应等因素,需要针对抗干扰、低成本、自供能的柔性传感器件进行进一步深入研究,为未来广泛应用奠定基础。