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福建工程学院惊现多功能石墨烯皮革能用于可穿戴电子设备?发布时间:2023-10-18 07:35:58 来源:亚盈体育    

  柔性可穿戴电子科技类产品因其在健康监测、智能服装等方面的广泛应用而非常关注。大多数可穿戴电子科技类产品的基板是商业聚合物、生物聚合物和织物。这些基材有一些缺点,例如不透气和不防水。皮革是一种具有天然分层结构的天然材料,具有透气性、耐水性、生物降解性等独特优势,使其成为可穿戴电子科技类产品的有前途的基材。尽管已经开发了基于皮革的可穿戴电子设备,但由于各种功能的工作机制不同,将多种功能集成到单个皮革基电子设备中仍然是一个挑战。本文,福建工程学院翁明岑副教授团队在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“Multi-functional graphene/leather for versatile wearable electronics”的论文,研究通过GO分散体的真空过滤,GO/皮革的原位还原和涂装热致变色油墨,制造了用于多功能可穿戴电子科技类产品的多功能还原氧化石墨烯/皮革(RGO/皮革)。

  RGO/皮革的特点是低薄层电阻(90Ω□−1)、大断裂应变(91%)和透气性,这是由于RGO和胶原纤维之间的紧密交织和广泛的氢键相互作用。因此,首先详细研究了RGO/皮革的电加热、摩擦电纳米发电机(TENGs)输出和电磁干扰(EMI)屏蔽性能。不同RGO含量的RGO/皮革的电热转换效率超过80%。基于接触分离模式的RGO/皮革基TENG的输出稳定在80V。此外,RGO/皮革的EMI屏蔽效果超过23 dB,超过了商业产品所需的目标值。随后,展示了RGO/皮革的可穿戴应用,例如电动个人热管理设备(护膝),可穿戴干电极(用于收集电生理信号),自供电材料识别和EMI屏蔽袋。总之,能够最终靠绿色和温和的方法基于 RGO/皮革制造多功能可穿戴电子科技类产品。RGO/皮革为制造透气和可持续的可穿戴电子科技类产品提供了新的平台,拓宽了天然高分子材料在可穿戴电子科技类产品中的应用前景。

  图5. (a) 心电图信号检测的新方法。(b) 志愿者的心电图信号。(c)志愿者的肌电图信号的。(d/e)由RGO50 /皮革制成的智能护膝初始状态的光学照片和红外热图像。(f/g)由RGO50/皮革制成的智能护膝加热状态的光学照片和红外热图像。

  图6 .(a) 采用不一样接触材料的RGO/皮革TENG的开路电压。(b) 采用不一样接触材料的RGO/皮革TENG的最大开路电压汇总。(c和d) 照片显示了RGO50/皮革EMI屏蔽袋的性能。(e和f) 照片显示了与RGO50/皮革EMI屏蔽袋集成的衣服的性能。

  综上所述,本文提出了用于多功能可穿戴电子科技类产品的多功能和柔性RGO/皮革,例如个人热管理设备,TENG,电生理传感器和EMI屏蔽服。RGO/皮革由于其优异的导电性和分层表面结构,也可用于EMI屏蔽服装。RGO/皮革具有强大的EMI SE和23 dB和99%的屏蔽效率,超过了商业产品所需的目标值(20 dB)。具有分层结构的RGO/皮革为EM波的散射和重复反射提供了更多的接口,来提升了EMI屏蔽效率。EMI屏蔽袋集成在衣服中,成功阻断智能手机的信号,验证可穿戴EMI屏蔽器件的性能。RGO/皮革为制造透气、多功能、可持续的可穿戴电子科技类产品提供了新的平台和简单的方法,拓宽了天然高分子材料在可穿戴电子科技类产品中的应用前景。

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