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青岛大学合作在柔性可穿戴器件方面取得重大进展

:2022-07-23 :赞晨科技 :99469

 近日,青岛大学物理科学学院副教授孙斌与上海交通大学黄兴义教授、中国科学院院士、上海大学张教授合作开发了高性能柔性可穿戴应变传感器,具有高效的热管理能力,可用于实时运动监测和分析。基于上述实验结果的研究论文A high perfor ** nce wearable strain sensor with advanced ther ** l  ** nagement for motion monitoring国际顶 尖学术杂志《自然通讯》(Nature Communications)接收并发表。物理学院是本论文的第 一作者单位和第 一通讯单位,第 一作者是2020年物理硕士谭岑孝,孙斌、黄兴义、张统一是本论文的共同通讯作者。


   对于柔性可穿戴电子设备,除了设备本身的功能外,还有两个值得注意的问题:一是电子设备在运行过程中会产生大量的热量,累积的热量会影响设备的功能,甚缩短设备的使用寿命。目前,柔性电子设备的包装是PDMS、环氧树脂等,不利于设备的散热;二是设备的安全设备本身不能对人体造成任何安全风险。


   基于上述原因,本工作对柔性可穿戴应变传感器进行了独特的结构设计:当设备变形时,由石墨烯纳米带组成的导电网可用于实时监测人体运动;导热层由热塑性聚氨酯弹性橡胶混合氮化硼纳米片(TPU)膜构成,设备使用过程中产生的热量可中产生的热量传递到空气中;热绝缘层(TPU纤维膜)能有效防止热量在器件和人体皮肤界面积累,保证人体安全。

TPU薄膜

   同时,TPU纤维膜的多孔结构也保证了皮肤的透气性。此外,导热层和热绝缘层由TPU因此,两层材料具有良好的互溶性,可以将石墨烯纳米带牢牢地限制在设备中,避免纳米材料可能产生的毒性对人体细胞的损伤。本工作为柔性可穿戴设备的制备提供了新的思路,具有广阔的应用前景。


   以上工作还得到了龙云泽教授、郭向新教授、赵海光教授、上海交通大学江平开教授、复旦大学周兆才教授、上海大学江金武教授、苏州大学赵燕教授、青岛大学水上运动中心的指导和无私帮助。


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