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  可穿戴柔性電子器件，因其柔性/拉伸性、質(zhì)輕、成本低、便攜等特性，被廣泛應(yīng)用于人體運(yùn)動(dòng)/人體健康的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、人機(jī)/腦機(jī)交互以及機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。但目前仍存在靈敏度及響應(yīng)速度較低、檢測(cè)下限較高、檢測(cè)范圍較窄等問(wèn)題，器件基礎(chǔ)性能仍有待提高。同時(shí)，在真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景中，其亦存在穩(wěn)定性、抗環(huán)境干擾能力不高，規(guī)模化生產(chǎn)困難等挑戰(zhàn)。要解決這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)性能優(yōu)異且多功能的材料體系以及合理的器件結(jié)構(gòu)最為關(guān)鍵。

  近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所陳濤研究員團(tuán)隊(duì)在高性能、多功能可穿戴柔性傳感器件方面取得了階段性的進(jìn)展（ACS Nano, 2019, 3, 4368-4378；Nano Energy, 2019, 59, 422-433；Chem. Mater. 2018, 30, 4343-4354；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 5140-5147；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 6666-6671）。通過(guò)碳管/石墨烯二維薄膜與PDMS/Ecoflex等彈性體的有效復(fù)合，賦予了器件多重且優(yōu)異的性能，包括超高靈敏度、寬檢測(cè)范圍、低檢測(cè)下限，自粘附功能等，并在器件規(guī)�；a(chǎn)上進(jìn)行了初步嘗試。

  最近，該團(tuán)隊(duì)在J. Mater. Chem. A上報(bào)道了一種自保護(hù)、可重復(fù)使用、高靈敏度的織物傳感器，題為”Self-Protective, Reproducible Textile Sensor with High Performance towards Human-Machine Interaction”(DOI: 10.1039/C9TA10744D)。在該工作中，研究人員針對(duì)織物基傳感器容易受到外界機(jī)械化學(xué)環(huán)境干擾的問(wèn)題，特別是人體表皮的汗液、油脂以及穿戴磨損對(duì)器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定使用的阻礙，設(shè)計(jì)了一種超疏液、耐磨損、高靈敏度的電子織物（SPRET）。SPRET由三部分材料組成，包括織物基底，以及由通過(guò)化學(xué)鍵等強(qiáng)相互作用穩(wěn)定在織物表面的碳管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和多功能的聚合物涂層（圖1）。其表現(xiàn)出了對(duì)多種日常試劑的排斥，在膠帶磨損以及洗滌試驗(yàn)后其疏液、傳感性能幾乎保持不變（圖2、3），并實(shí)現(xiàn)了在汗液/水環(huán)境下對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的無(wú)損檢測(cè)以及對(duì)機(jī)器人的精準(zhǔn)控制（圖4），以及在機(jī)器人學(xué)習(xí)上進(jìn)行探索，使得堅(jiān)硬的機(jī)器手在抓取脆性的物件如雞蛋時(shí)既能完成抓取任務(wù)，又能保證雞蛋不破碎（圖5）。所設(shè)計(jì)的柔性傳感器在長(zhǎng)期、連續(xù)、可靠監(jiān)測(cè)人類行為方面表現(xiàn)出了實(shí)際性的應(yīng)用潛能。

圖1 自保護(hù)、可重復(fù)使用的高靈敏織物傳感器

圖2 SPRET的制備與結(jié)構(gòu)

圖3 SPRET對(duì)磨損、洗滌試驗(yàn)表現(xiàn)出穩(wěn)定的疏液、傳感性能

圖4 SPRET在汗液/水環(huán)境下對(duì)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制

圖5 SPRET應(yīng)用于機(jī)器人訓(xùn)練

  以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51803226、51573203）、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目（QYZDB-SSW-SLH036）、中科院國(guó)際合作局（174433KYSB20170061）等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接:https://doi.org/10.1039/C9TA10744D