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先进液态金属可穿戴压力传感器实现精准健康监测

软压力传感器在软体机器人、电子皮肤、可穿戴电子等领域受广泛关注。研究者开发出高灵敏可穿戴压力传感器,能敏感、精准、连续测量生理与物理信号,在健康监测应用及疾病早期诊断显示巨大潜力。

软压力传感器用于持续健康监测,需具高顺应性、高灵敏度、低成本、长期性能稳定性、环境稳定性。基于碳纳米管、石墨烯等功能材料的传统固态软压力传感器虽感测性能优异,但因可拉伸基板与功能材料间距存在,受限于有限拉伸性、信号漂移、长期不稳定。

为克服这些问题,液态电子引入可穿戴应用。其中Galinstan——镓、铟、锡的共晶金属合金——具优异机电性能,适合可穿戴应用。但现有液态金属压力传感器压力灵敏度低,限制健康监测设备应用。

研究者开发出3D打印、集成刚性微凸阵列的液态金属基软压力传感器。借助3D打印,刚性微凸阵列与液态金属微通道主模可同步集成,简化制造流程。通过刚性微凸与微通道集成,新传感器较以往液态金属压力传感器具极低检测限与增强压力灵敏度。提议传感器在10,000次压力、弯曲、拉伸循环中信号漂移可忽略,且在各种环境条件下表现出优异稳定性。

这些性能使其成为各类健康监测设备的优秀传感器。首先,团队演示可穿戴腕带装置,可运动中连续监测脉搏,并基于PTT计算用于无创无袖带血压监测系统。接着,引入集成三个3D-BLiPS与无线通信模块的无线可穿戴足跟压力监测系统。

传感器

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