仿章鱼吸盘结构的自粘附温度传感器

高分子科学前沿 高分子科学前沿 2018-06-16

随着技术创新的进步,可穿戴设备正在逐步开启移动医疗应用的“新健康时代”。特别是适宜附着于人体皮肤并实时监测人体生物信号的传感器设备受到越来越多的关注。皮肤温度的监测在生理研究和病理检测等方面具有重大的医学应用。不过即使在生病的状态下,人体皮肤温度变化也非常微弱。因此如何开发高灵敏度且与皮肤组织产生相适应性粘附的温度传感器材料是促进可穿戴设备应用于温度传感领域的关键。

人体皮肤表面既不平整又不平滑,而是呈现微尺度的粗糙结构。那么,在实际使用中,传感器如何牢牢贴附与皮肤表面呢?借助于粘合剂,不!!受章鱼腕足吸盘微观结构的启发,韩国高丽大学化学与生物工程系Jeong Sook Ha 教授及其合作者通过复合温敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(pNIPAM)水凝胶、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和碳纳米管(CNT)开发了一种仿章鱼吸盘微结构的柔性温度传感器。相比目前已报道的基于PEDOT:PSS/CNT的温度传感器,该传感器在25~40区间内显现出更高的温度灵敏度,为2.6%·℃-1。即使只有0.5℃的温度变化,也可以被它的“火眼金睛”察觉到。

 图1自粘附温度传感器的制备及其结构示意图

在25~40℃的测量范围内,该传感器的阻抗变化和温度变化呈负相关,其原因可归结于:

1,当温度升高,pNIPAM水凝胶层消溶胀,体积的收缩引起PEDOT:PSS/CNT的渗透作用,进而降低传感器的电阻。反之,当温度升高,溶胀所引起的体积扩张则不利于复合导电层的渗透。

2,温度的升高会提高PEDOT:PSS与CNT之间的电子跳跃效率,进而增强了传感器的导电性。且在25~35℃区间重复“冷却-加热”变化5次以上,传感器仍呈现出稳定的阻抗值,表明该传感器具有良好的稳定性和重现性,无明显的温敏迟滞现象。

图2 仿章鱼吸盘结构的自粘附温度传感器应用于温敏传感和粘附测试

不借助其他粘合剂,此仿章鱼吸盘结构的自粘附温度传感器在室温25℃和40℃条件下均呈现出优异的粘附性能,其中40℃条件下的粘附强度可高达13.4 kPa。基于此,该温度传感器可连续至少使用12 h以上。该研究工作极大地扩展了温度传感器在疾病诊断、个性化医疗诊断及电子皮肤的应用潜力。

相关成果发表在ACS Applied Materials & Interfaces

全文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b17727

来源:高分子科学前沿  作者:Chemzzq

声明:凡本平台注明“来源:XXX”的文/图等稿件,本平台转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的,并不意味着本平台赞同其观点或证实其内容的真实性,文章内容仅供参考。

我们的微博:高分子科学前沿欢迎和我们互动

添加主编为好友(微信号:gfzkxqy,请备注:名字-单位-研究方向),邀请您加入学术圈、企业界、硕博联盟、北美、欧洲、塑料、橡塑弹性体、纤维、涂层黏合剂、油墨、凝胶、生物医用高分子、高分子合成、膜材料、石墨烯、纳米材料、表征技术、车用高分子、发泡、聚酰亚胺等一系列技术交流群。同时可以在菜单中回复交流群,获取群目录。

投稿 荐稿 合作:editor@polysci.cn


    觉得不错,分享给更多人看到