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《AFM》:高度可拉伸、导电、可印刷石墨烯油墨,可用于人体汗液监测!
出处:高分子科学前沿  录入日期:2021-03-30  点击数:233

  近年来,可穿戴式汗液分析技术在无创、实时监测人体健康状况方面引起了广泛关注。可穿戴电子产品用于人体时,我们必须兼顾到传感材料的性能、机械性能、导电性、稳定性等诸多因素。功能型油墨由于存在低成本、高通量和高性能的优点,已受到越来越多人的关注。然而,在油墨的大规模生产中,其导电性和延展性的提高仍然是一个挑战。
  为解决这一问题,韩国江原大学Bong Gill Choi、韩国化学技术研究所Jeyoung Park和釜庆大学Youngho Eom科研团队强强联手,制备了一种可穿戴式电化学传感器,可用于拉伸运动中人体汗液的实时监测。以石墨、热塑性聚氨酯(TPU)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为原料,通过流体动力学诱导其剥离与混合,生产出大量的石墨烯片,最终得到具有较高拉伸性、导电性且可印刷的油墨。在10000次循环的疲劳试验中,传感器在300%的高应变水平下依旧显示出较优性能。研究成果以“Fluid-Dynamics-Processed Highly Stretchable, Conductive, and Printable Graphene Inks for Real-Time Monitoring Sweat during Stretching Exercise” 为题,发表在《Advanced functional materials》上。

 

  文章亮点:
  1.TPU和EGF这两种成分的混合比是控制导电和可拉伸导体的电气和机械性能的关键因素。
  2.采用五种不同的配方研制的一系列可拉伸、可导电TPU/EGF油墨,其中性能最优的50-TPU/EGF导体的电导率高达433 S m-1,拉伸应变高达51.5%。
  3.在50-TPU/EGF导体中引入蛇形结构可显著提高材料的机电性能,导体在300%的应变下表现出9%的轻微电阻变化,在机械弯曲和疲劳试验中,也可观察到微弱的电阻变化。
  4.在10000次循环的疲劳试验中,可拉伸电化学钠传感器在300%的高应变水平下依旧显示出高灵敏度、快速响应、良好的重复性、良好的选择性和良好的长期稳定性。

  图1 TPU/EFG油墨制备工艺及用于汗液监测的可拉伸传感器制备示意图

 

  图2 可穿戴式汗液传感器用于人体拉伸运动行为的实时监测

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