Page 64 - 《精细化工》2023年第12期

·2606· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

低成本、宽响应范围的柔性压阻式传感器的需求日 胀（与健康监测相关）等小尺度运动监测，以及记
益迫切 [56] 。多孔泡沫应变传感器的电阻随外界压力 录手指的伸展和弯曲等大尺度身体运动监测。
[9]
或刺激的变化而变化，因其传感器性能优异、制备 CHENG 等 等采用浸渍-还原法制备了 RGO@TPU
简便、响应快、检测范围广、电路集成简单等优点， 导电海绵（压阻材料），并与导电聚酯（PET）织物
已成为柔性可穿戴压力传感器的前沿材料，在人体 （电极材料）黏合，制成一体化的高性能柔性压阻
运动监测等领域得到实际应用 [57-59] 。在压缩应力作 传感器 RGO@(PET-TPU)。该压力传感器具有良好
用下，多孔泡沫应变传感器的临时接触面积/点增 的压阻性能，灵敏度高（小于 2.6 kPa 时灵敏度为
–1
加，形成更多的导电通道，从而导致电阻降低，临时 0.255 kPa ）、检测极限宽（0~85%）、持久耐用（超
接触面积/点的数量由压缩应变/压力的大小决定 [60] 。 过 1800 次循环）。此外，RGO@(PET-TPU)压力传感
因此，特殊的多孔微观结构设计使该种传感器既可 器在人体活动监测方面表现出良好的识别性和较高
以检测人体运动时的瞬态大变形，也可以检测静态 的可靠性，包括手指弯曲、敲击键盘、呼吸、肘部弯
小变形，从细微运动（如说话、心跳和手腕脉冲） 曲、行走姿势等。MA 等 [18] 探究了 轻质可压缩
到剧烈运动（如关节弯曲等）的宽应变范围内均表 MWCNT/RGO@PU 导电海绵压阻传感器在人体运
现出高灵敏度。 动检测方面的功能应用，包括手指弯曲、肘部弯曲、
[8]
DING 等 以 PU 海绵为基体，采用浸渍法制备 肌肉收缩等的压阻传感的响应行为变化，如图 10 所
了 CNTs-RGO@PU 导电泡沫压力传感器。多孔柔性 示。结果表明，该传感器对人体运动的响应具有良
CNTs-RGO@PU 传感器的多功能性已在广泛的应用 好的识别性、灵敏度和再现性，适合在人体运动检
中得到证实，如记录脉搏识别、语音识别和脸颊鼓 测和可穿戴设备上应用。

图 10 基于 MWCNT/RGO@PU 海绵压阻传感器的人体运动检测：连续弯曲状态下（a）和停顿弯曲状态下（b）传感
器的电流变化；肘部弯曲（c）和肌肉收缩（d）的电流变化 [18]
Fig. 10 Human motion detection by using MWCNT/RGO@PU sponge-based piezoresistive sensor: Current changes of the
sensor in response to finger continuous bending (a) and pausing bending (b); Current changes of the sensor in
response to elbow bending (c) and muscle contraction (d) [18]

ZHAI 等 [45] 通过溶液共混和冷冻干燥技术制备 步等，并通过电信号有效地提取实时信息。
了 CNTs/RGO/WPU/CNC 复合气凝胶（CNTs/RGO/
5 结束语与展望
WC），用于高灵敏度压力传感器。研究发现，多孔
柔性 CNTs/RGO/WC 压阻传感器可以成功地检测人
开发具有灵敏度高、响应快、检测限超低、检
体的各种动作，如手指弯曲、下蹲-上升、行走、跑 测范围宽、成本低、循环稳定性高和生物相容性好