大面積全織物壓力傳感器監(jiān)測人運(yùn)動(dòng)和生理信號

　　隨著集成到衣服上的各種電子元器件，如電子皮膚、柔性晶體管、能量收集和存儲(chǔ)裝置的大量涌現(xiàn)，智能織物（電子織品）和可穿戴設(shè)備引起了人們的廣泛興趣。在這些電子元器件中，可以感受或響應(yīng)外界刺激的壓力、應(yīng)力傳感器是電子織品的重要組成部分。智能服裝的飛速發(fā)展對這些傳感器提出了更高的要求，希望其具有和柔性纖維可比的輕質(zhì)量、舒適、柔性，然而，大多數(shù)壓力傳感器是由傳統(tǒng)光刻等方法制備的硅基壓力傳感器，它們的高硬度、低靈敏性和有限的傳感范圍很難滿足智能服裝未來發(fā)展需求。

　　最近，基于電容、壓電、壓阻和摩擦效應(yīng)制備的電子皮膚已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)，這些超薄無機(jī)硅、柔性彈性體、導(dǎo)電聚合物和離子凝膠等的傳感器具有高靈敏度和優(yōu)異的柔性，但是這些器件的制備過程復(fù)雜且大多數(shù)是在高分子聚合物基底上，難以集成在智能服裝上。此外，人們需要一個(gè)大面積織物基壓力傳感器陣列來實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地能夠描繪壓力分布。近日，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所博士生劉萌萌在蒲雄研究員、胡衛(wèi)國研究員和王中林院士的共同指導(dǎo)下，在普通的織物基底上實(shí)現(xiàn)了大面積織物基壓力傳感器陣列的制備。這種織物傳感單元具有高的靈敏度（14.4kPa-1）、低的探測極限（2Pa）、快速響應(yīng)（24ms）和低能量消耗（<6μW），并且可以在復(fù)雜的形變下保持機(jī)械穩(wěn)定性。基于這些優(yōu)點(diǎn)，該全織物基傳感器可以探測手指運(yùn)動(dòng)、手勢、聲音振動(dòng)和實(shí)時(shí)脈搏信號。

　　研究人員通過掩模輔助Ni涂層和CNT織物的融合，在織物上實(shí)現(xiàn)了具有高靈敏度、柔性多像素壓力傳感器陣列的直接制備，不需要傳統(tǒng)電子器件的加工技術(shù)。該工作實(shí)現(xiàn)了手指、聲音、樂器顫動(dòng)和脈搏等壓力信號的實(shí)時(shí)檢測，為智能健康醫(yī)療的發(fā)展提供了新的思路和視角，同時(shí)為未來智能織物和可穿戴電子設(shè)備上的壓力傳感器制備提供一種非常有前景的方法。