??近日，陜西科技大學生物質(zhì)與功能材料研究所王學川教授/劉新華副教授團隊報道了一種多功能膠原纖維基柔性可穿戴傳感材料，該材料不僅可用于健康監(jiān)測，如人體脈搏檢測、微表情分析和關(guān)節(jié)運動監(jiān)測，還可以通過在不同溫度和環(huán)境條件下調(diào)節(jié)人體亞環(huán)境溫度進而有效進行熱量管理。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際材料領(lǐng)域頂級期刊Journal of Materials Chemistry A上。

圖1 PPy/SCB@PP-CFs的微觀結(jié)構(gòu)和多功能示意圖

??作為可穿戴電子設(shè)備的重要組成部分，柔性應變傳感器因其在捕捉姿勢和監(jiān)測各種人類活動方面的能力而引起廣泛關(guān)注。然而，大多數(shù)應變傳感器存在強度較低、導電性不高、特定環(huán)境應用性能不足等問題?；诖耍擁椦芯客ㄟ^將原位聚合法、噴涂技術(shù)與浸漬方法相結(jié)合，設(shè)計了一種多功能膠原纖維基柔性可穿戴傳感材料（PPy/SCB@PP-CFs）。膠原纖維（CFs）作為PPy/SCB@PP-CFs的骨架。原位聚合后沉積的聚吡咯（PPy）和噴涂在纖維表面的超疏水炭黑（SCB）賦予了PPy/SCB@PP-CFs優(yōu)異的導電性能和光熱轉(zhuǎn)換性能，并增強了膠原纖維的電磁屏蔽效果。同時，負載的SCB、疏水化改性SiO2（F-SiO2）和膠原纖維共同形成了粗糙的表面結(jié)構(gòu)， PPy/SCB@PP-CFs表現(xiàn)出顯著的超疏水特性。

??基于上述設(shè)計原理， PPy/SCB@PP-CFs顯示出優(yōu)異的拉伸強度（59.9 MPa）、導電性（6.5 S/m）、柔韌性、生物相容性、超疏水性（接觸角>155°）、阻燃性能、電磁屏蔽效果（18.3 dB）、光熱轉(zhuǎn)換性能和應變傳感性能。值得注意的是，PPy/SCB@PP-CFs可作為柔性應變傳感材料被制作成不同的可穿戴智能產(chǎn)品，這些產(chǎn)品即使在惡劣的環(huán)境條件下（如污漬、汗水、雨水、電磁干擾和低溫）也可以長期穩(wěn)定地用于個人健康監(jiān)測和熱量管理。簡單通用的制造工藝以及多功能的性能集成使PPy/SCB@PP-CFs在可穿戴電子設(shè)備、人機界面和人工智能等領(lǐng)域具有良好的應用潛力。

圖2 PPy/SCB@PP-CFs的導電性能、應變傳感性能和電磁屏蔽效果

圖3 PPy/SCB@PP-CFs的實時運動信號監(jiān)測效果

圖4 基于PPy/SCB@PP-CFs的系列智能產(chǎn)品

??相關(guān)成果以“Versatile Nano-micro Collagen Fiber-Based Wearable Electronics for Health Monitoring and Thermal Management”為題發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A（DOI: 10.1039/D2TA08263B）上。陜西科技大學博士研究生白忠薛為本論文的第一作者，通訊作者為陜西科技大學輕工科學與工程學院王學川教授和劉新華副教授。感謝感謝國家自然科學基金（2207081675、22278257），陜西重點研發(fā)計劃項目（2022GY‐272），陜西省教育廳重點項目（22JY013）和中國博士后基金項目（2021M692000）對本工作的大力支持！

??原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d2ta08263b

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