南開團隊研獲可穿戴設備新材料 擬用於人體健康監測

中新社天津7月27日電 (記者 張道正)記者27日從南開大學獲悉，該校藥物化學生物學國家重點實驗室劉遵峰、史林啟團隊聯合國內外多個科研團隊，研獲了一種大形變電阻型應變感測器。這種感測器在電子皮膚、可穿戴電子設備、健康醫療監測以及工業感測器等領域具有巨大應用前景。

近年來，高分子納米自組裝研究備受關注。高分子與納米粒子可以自發地形成穩定有序的結構，形成具有新奇電、光、熱、力等功能和特性的自組裝材料。高分子與納米粒子的自組裝不僅呈現出豐富的形貌，而且也賦予了高分子自組裝體動態的功能。

電阻型應變感測器可以通過監測電阻測量形狀變化，具有製備簡單、檢測方便、耗能低的優勢，可廣泛應用於可穿戴設備與健康醫療監測領域。商業化的金屬應變片作為傳統的電阻型應變感測器，其測量範圍通常小於5%形變，遠不能滿足可穿戴設備的要求(人體皮膚最大形變超過50%以上)。

常用的電阻型應變感測器是將高分子彈性體與納米導電粉末混合起來製成複合材料。其原理是利用拉伸形變下導電粉末之間的接觸斷開，從而導致電阻增加。該方法很靈敏，但是應變與電阻變化很難成正比關係，且響應滯後，因此難以用於準確測量。

基於以上問題，南開大學劉遵峰、史林啟團隊，製備出了一種雙層褶皺結構的電阻型應變感測器。通過對高分子彈性體纖維預拉伸，然後在高分子彈性體表面自組裝彈性體薄層和碳納米管薄層，再釋放預拉伸。利用「釋放預拉伸」過程中的誘導作用，構建了「褶皺彈體層+褶皺碳納米管」的「雙層褶皺」結構，製備了大形變電阻型應變感測器。

據介紹，該「雙層褶皺」結構在拉伸下，褶皺之間的接觸減小，從而導致褶皺之間接觸電阻增大，材料整體的電阻在大形變範圍內(200%)隨應變呈線性增加。該感測器可用於監測人體運動，肢體彎曲和人體呼吸等，並表現出優異的性能。

該項研究工作的論文《用於大形變的拉伸和扭轉「雙層」纖維位移感測器》已於近日發表於材料領域國際權威期刊《先進功能材料》上，南開大學藥物化學生物學國家重點實驗室為論文第一單位。(完)

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