大面积全织物压力传感器监测人运动和生理信号

随着集成到衣服上的各种电子元器件，如电子皮肤、柔性晶体管、能量收集和存储装置的大量涌现，智能织物（电子织品）和可穿戴设备引起了人们的广泛兴趣。在这些电子元器件中，可以感受或响应外界刺激的压力、应力传感器是电子织品的重要组成部分。智能服装的飞速发展对这些传感器提出了更高的要求，希望其具有和柔性纤维可比的轻质量、舒适、柔性，然而，大多数压力传感器是由传统光刻等方法制备的硅基压力传感器，它们的高硬度、低灵敏性和有限的传感范围很难满足智能服装未来发展需求。

最近，基于电容、压电、压阻和摩擦效应制备的电子皮肤已经被实现，这些超薄无机硅、柔性弹性体、导电聚合物和离子凝胶等的传感器具有高灵敏度和优异的柔性，但是这些器件的制备过程复杂且大多数是在高分子聚合物基底上，难以集成在智能服装上。此外，人们需要一个大面积织物基压力传感器阵列来实时、动态地能够描绘压力分布。近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所博士生刘萌萌在蒲雄研究员、胡卫国研究员和王中林院士的共同指导下，在普通的织物基底上实现了大面积织物基压力传感器阵列的制备。这种织物传感单元具有高的灵敏度（14.4kPa-1）、低的探测极限（2Pa）、快速响应（24ms）和低能量消耗（<6μW），并且可以在复杂的形变下保持机械稳定性。基于这些优点，该全织物基传感器可以探测手指运动、手势、声音振动和实时脉搏信号。

研究人员通过掩模辅助Ni涂层和CNT织物的融合，在织物上实现了具有高灵敏度、柔性多像素压力传感器阵列的直接制备，不需要传统电子器件的加工技术。该工作实现了手指、声音、乐器颤动和脉搏等压力信号的实时检测，为智能健康医疗的发展提供了新的思路和视角，同时为未来智能织物和可穿戴电子设备上的压力传感器制备提供一种非常有前景的方法。