多功能柔性电子皮肤的制备及性能研究

发布时间：2020-11-20 18:57

　　 在现如今的可穿戴技术领域,聚合物是最有前景的材料,因为聚合物本身就具备较好的柔性。近十多年来,大量的与聚合物衬底相集成的柔性可拉伸电子器件已经证明了它们具备数字化生理信号和医疗监控的能力。器件设计、材料选择和制备生物集成电子的工艺都取得了很大的进展,为建立临床诊断和远程医疗监控工具提供了新的思路,这些真正的“柔性电子皮肤”(e-skins)正受到越来越多的人的关注。然而目前很多柔性器件由于性能较差或是功能单一,导致这些传感器的应用场景较为单一,无法真正用于实际生活中。本项研究通过两种方法,分别从两个角度实现了柔性电子皮肤的多功能化。针对压力传感器在高灵敏度和宽测试范围的不可避免的取舍、权衡,本工作使用了一种常见且廉价的砂纸模板,引入一种“多级接触”机制,克服了上述缺点,使得柔性压力传感器能够在一个较宽的测试范围内(0.01-400 kPa)都保持超高的灵敏度(2.5 kPa~(-1)-1051 kPa~(-1))。随后的用于脉搏、呼吸、足压等性能研究证明了多级结构的优势,也显示了通过拓宽测试范围赋予器件多功能性的潜在应用价值。针对柔性传感器功能单一的问题,本工作通过合理的结构设计和材料选择,设计了一种基于聚苯胺@织物复合材料的柔性器件,不仅能对压力(0.3-30kPa)做出一定的响应,而且在室温下对于氨气也具有良好的线性响应,至关重要的是这种器件能在两种刺激同时作用时区分、识别相应的信号。上述两种设计思路都比较简单易行,从两个角度实现了柔性器件的多功能化,同时这种设计方法还具备普适性,可以扩展到其他类型的柔性器件(比如温度传感器、湿度传感器)的制备中,能启发更多的研究人员制备出性能更为优异、功能更为多样的电子皮肤。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP212
【部分图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文材料的电阻一般由 = / 给出，其中 是材料自身的电阻率， 是其长，而 代表截面积。当材料的电阻率固定不变时，任何压力所引起的几何的变化也同样会引起电阻的变化。而多数该类型的触觉传感器的响应都是材料间的接触面积的变化[32]。

包含人体很多的生物标记物，包括有离子(Na+,、乳酸、葡萄糖)，甚至还有一些小蛋白质和多汗液诊断技术就是一种通过对人体汗液进行分析使用汗液来获得生物标记物的方法已经不是一薄膜和可穿戴技术的发展，将汗液分析整合到体代谢和生理的实时信息吸引了很多人的关注[断、运动员成绩提高和疾病诊断等。类皮肤器的问题，比如需要产生并收集足量的汗液进行的医生等。而现如今，集成了微流控器件的柔的很多问题。这些技术的进步也伴随着(或受限的分布和运输基础模型的发展。特别是，在汗输模型将能够增强对汗液诊断的理解。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文/AgCl 作为参比电极的壳聚糖渗透膜中。核心体温是临床判断和健康管理最为重要的参数之一[16]。通常而言，体异能表明患者的健康存在严重的威胁。例如，当患者有创伤和患有败血症，核心体温被认为是监测其健康状态的关键指标。传统的检测方法需要将计和侵入式检测设备插入患者体内(食道、直肠、口腔或外耳道/鼓膜)，这起患者的不适，也可能造成潜在感染。这种用于检测皮肤、腋窝或口腔温方法与核心温度相关性差，然而直肠温度通常是不方便测量的，并且对于儿而言存在潜在危险性。使用鼓膜探针测量体温被证明是一种可靠的方法它仍然局限于检测儿科门诊患者的临床发热症状，应用范围有限，无法做时监测。而柔性温度传感器由于其生物相容性和机械柔韧性等诸多特性将上述问题。
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本文编号：2891845