上海維立勝衡傳感器有限公司
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閱讀：133發(fā)布時間：2025-3-10
西安工程大學樊威教授團隊研究通過濕法紡絲技術與浸漬技術相結合，一步制備出了皮芯結構聚氨酯（PU）/石墨烯封裝聚（3,4-亞乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）感溫纖維。
該復合纖維具有高靈敏度（-1.72%/°C）、超分辨率（0.1°C）、快速時間響應（17秒）、抗汗?jié)n干擾以及在30-50°C溫度感應范圍內(nèi)的高線性度（R2=0.98）。這種纖維的強度足以與商用棉紗編織成感溫織物。這種織物具有良好的舒適性和耐用性，可布置在布料的腋下位置，以此制備的傳感器，結合藍牙傳輸技術，可實現(xiàn)在日?；顒又胁婚g斷地實時監(jiān)測體溫，并通過手機顯示給家長或監(jiān)護人。
具體而言，該成果將濕紡技術與浸漬技術相結合，一步到位研制了一種PU/石墨烯封裝的PEDOT：PSS纖維溫度傳感器，具有抗汗干擾、靈敏度高、耐磨性好等特點。PEDOT：PSS光纖的溫度傳感能力可以通過改變混凝槽中IPA和DMSO的比例和去離子水的洗滌時間來調(diào)節(jié)。當IPA與DMSO的比例為2：1，洗滌時間為10 min時，PEDOT：PSS纖維的靈敏度達到值−1.46%/°C。由于PU/石墨烯層的導電性和導熱性的協(xié)同作用，復合纖維的靈敏度進一步提高，達到−1.72%/°C，線性度為0.98。當溫度范圍為30–50°C時，復合纖維的響應時間為17s，遠快于汞溫度計（≥5 min）和電子溫度計（≥1 min）。傳感精度為0.1°C，與商用溫度計的精度一致，可測量為體溫的最小變化。復合纖維的強度足以與任何商業(yè)紡織紗線編織，形成對溫度敏感的織物。該面料具有與商業(yè)棉質T恤相似的舒適性和耐用性。
此外，由于PU/石墨烯的皮膚層具有優(yōu)異的憎水性能，復合纖維的靈敏度不受汗液等水分的影響，因此可以布置在布料中的腋窩位置，實現(xiàn)對體溫的實時監(jiān)測。此外，我們開發(fā)了一套基于Arduino Uno和藍牙HC-06的藍牙傳輸系統(tǒng)，將從溫度傳感光纖采集的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)绞謾C和云端。因此，含有溫敏纖維的織物可用于智能醫(yī)療和疾病監(jiān)測，對于人體生理信息的長期、穩(wěn)定、遠程監(jiān)測具有重要意義。
目前，成果已發(fā)表在《ACS Nano》期刊上，論文名“An Antisweat Interference and Highly Sensitive Temperature Sensor Based on Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)–Poly(styrenesulfonate)Fiber Coated with Polyurethane/Graphene for Real-Time Monitoring of Body Temperature”。
鏈接地址https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04246
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