基于石墨烯的分層摩擦電傳感器，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和軌跡跟蹤

1成果簡(jiǎn)介

柔性傳感器在可穿戴電子設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)測(cè)和人機(jī)交互方面的變革潛力日益得到認(rèn)可。盡管取得了這些進(jìn)步，但開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、大面積制備的柔性傳感器陣列以實(shí)現(xiàn)有效的信號(hào)傳感和監(jiān)測(cè)功能仍具有挑戰(zhàn)性。本文，湖南工程學(xué)院鄒鴻翔 特聘研究員，上海交通大學(xué)Linchuan Zhao等研究人員在《ADVANCED FUNCTIONALMATERIALS》期刊發(fā)表名為“Hierarchical rGO-Based Triboelectric Sensors Enable Motion Monitoring and Trajectory Tracking”的論文，研究通過(guò)一種簡(jiǎn)單的刀片涂層方法，將摻氮還原氧化石墨烯（rGO）薄片分層沉積在聚二甲基硅氧烷（PDMS）層中，制備出了一種基于rGO的分層柔性三電傳感器（HG-FTS）。 以單電極模式運(yùn)行的柔性三電傳感器不僅表現(xiàn)出卓越的可靠性和一致性，而且還實(shí)現(xiàn)了約129V的最大電壓和 ≈0.5 W m-2 的功率密度。這些特性使其能夠高保真地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體生理信號(hào)和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。此外，還利用 HG-FTS 開(kāi)發(fā)了一種智能人機(jī)交互控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是采用矩形圖案的數(shù)字陣列觸摸屏。該系統(tǒng)可成功用于壓力感應(yīng)、物體形狀識(shí)別和軌跡跟蹤。這項(xiàng)工作為大面積制備和高性能柔性傳感器制造提供了可行的解決方案，并展示了 HG-FTS 在人機(jī)交互、信號(hào)監(jiān)測(cè)和智能傳感方面的潛在應(yīng)用。

2圖文導(dǎo)讀

圖1、柔性HG-FTS的制備工藝。

圖2、結(jié)構(gòu)表征

圖3、HG-FTS的電輸出性能。

圖4、基于 HG-FTS 的人體生理信號(hào)、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和手勢(shì)識(shí)別。

圖5、基于HG-FTS的手寫識(shí)別。

圖6、基于HG-FTS陣列的壓力感知應(yīng)用。

3小結(jié)

本文成功地提出了一種基于rGO分層結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展的柔性HG-FTS。HG-FTS可連接到人體關(guān)節(jié)，并將生理特征和運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的實(shí)時(shí)電信號(hào)?；贖G-FTS的智能識(shí)別系統(tǒng)得到了進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了手寫識(shí)別、非接觸檢測(cè)和手勢(shì)識(shí)別。通過(guò)利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了手勢(shì)和筆跡的高精度識(shí)別。通過(guò)葉片涂層工藝制備的 HG-FTS 陣列已成功集成到智能壓力傳感系統(tǒng)、軌跡跟蹤系統(tǒng)和基本計(jì)算器中。因此，基于rGO的分層三電傳感器為靈活傳感提供了一個(gè)多功能解決方案，為可穿戴設(shè)備和人機(jī)交互應(yīng)用的進(jìn)步鋪平了道路。

文獻(xiàn)：

https://doi.org/10.1002/adfm.202419459

審核編輯 黃宇