可穿戴柔性傳感器以人為本，可以系統(tǒng)而有效地監(jiān)測(cè)人體身體健康狀態(tài)、人體運(yùn)動(dòng)模式等預(yù)防疾病。不同于傳統(tǒng)的剛性傳感器，可穿戴智能傳感器除了必須滿足高靈敏度及耐疲勞的要求之外，還需要具有大變形、可拉伸甚至是自供能的特性?；谌梭w健康以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的，如何有效地實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集及信號(hào)傳感，如何有效地將人體自身的能量直接轉(zhuǎn)換為電能并走進(jìn)人們的生活及國防科技將是新一代智能傳感器所面臨的難題。具有離子導(dǎo)電特性的獨(dú)特設(shè)計(jì)的水凝膠傳感器結(jié)合了熱電電壓和離子導(dǎo)電水凝膠靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，適用于自供電的穿戴式應(yīng)變傳感器，受到了跨學(xué)科領(lǐng)域的越來越大的興趣。

　　省科學(xué)院化工研究所曾煒研究員團(tuán)隊(duì)近期開發(fā)了一種具有大變形、高靈敏以及自供能功能的可穿戴智能傳感器，其擁有2800%的斷裂伸長(zhǎng)率以及優(yōu)異的靈敏度（應(yīng)變=200%時(shí)應(yīng)變靈敏度系數(shù)為4），在1300次循環(huán)下依然能保持穩(wěn)定的傳感性能。同時(shí)該傳感器材料還具有優(yōu)良的熱電轉(zhuǎn)換性能，基于離子在溫度梯度場(chǎng)中遷移的索瑞（Soret）效應(yīng)，通過精密的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)陰陽離子在溫度場(chǎng)中選擇性遷移來達(dá)到將環(huán)境或者人體的熱能轉(zhuǎn)換為電能的目的，解決了以往離子導(dǎo)電型水凝膠傳感器缺乏自供電能力的問題。該材料具有高達(dá)11.5mV/ K的塞貝克系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)在40℃溫差下具有94.38 mW/m2最大輸出功率密度及優(yōu)良的熱電轉(zhuǎn)換效率，其熱電優(yōu)值達(dá)到0.087。該自供能傳感器同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)包括手指、手腕、膝蓋彎曲甚至人體發(fā)聲等多種運(yùn)動(dòng)形態(tài)的監(jiān)測(cè)，并表現(xiàn)出極高的可重復(fù)性以及靈敏性，有望在智能醫(yī)療、可穿戴電子器件、國防科技等等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。

　　相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際頂級(jí)能源期刊Nano Energy上。項(xiàng)目研究也得到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省科學(xué)院建設(shè)國內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動(dòng)專項(xiàng)資金的聯(lián)合資助。

　　可用于人體健康監(jiān)測(cè)的可穿戴式自供能智能傳感器

　　論文信息：Chen, J., Zhang, L., Tu, Y., Zhang, Q., Peng, F., Zeng, W., ... & Tao, X. (2021). Wearable self-powered human motion sensors based on highly stretchable quasi-solid state hydrogel. Nano Energy, 106272.

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106272

　　（省科學(xué)院化工研究所 曾煒/供稿）