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684 次雖然紡織基的壓力傳感器已取得了顯著的進步，但依然面臨一項挑戰，即導電材料與纖維間的融合性不足，加之粘結力弱，這往往會在反復摩擦或清洗過程中造成導電涂層破裂并脫落，進而削弱傳感器的導電效能，影響其長期穩定性和使用壽命。
最近，來自東華大學的研究團隊采用碳納米管（CNTs）及雙組份纖維非織造材料，成功研發出一種成本低廉且適合大規模生產的三維全織物壓阻式傳感器。該傳感器采用了多層全織物架構設計，展現出卓越的傳感性能、優良的柔韌特性和出色的透氣性，能夠有效地用于追蹤人體生命體征（例如脈搏跳動、關節動作等）以及遠程監控食指的彎曲運動。這種新型傳感器在可穿戴電子產品、健康管理、人機互動等前沿領域展示出了巨大的應用潛力。
研究發現，熱焊接溫度低（120 ℃），CNT難嵌入PP-PE纖維，導致CNT/PP-PE NWs的耐摩擦和耐水洗色牢度差；熱焊接溫度過高（140 ℃），使大部分PE與CNT導電網絡混合，耐摩擦和耐水洗色牢度強，但絕緣性的PE會阻隔CNT網絡的相互連接，導致CNT/PP-PE NWs的電阻明顯增大。因此，130 °C為最佳熱焊接溫度。
研究人員發現當CNT/PP-PE NWs的數量從1增至7時，傳感器的靈敏度明顯提高，透氣性從1382.12 mm/s降低至465.57 mm/s。為了準確獲取人體的生命活動，當設定CNT/PP-PE NWs的層數為5時，傳感器顯示出高靈敏度、良好的透氣性、優異的穩定性。
研究人員將該壓力傳感器固定于人體身體的不同部位，成功獲取了人體生理信號（如脈搏、呼吸頻率和咳嗽）和運動信號（如肌肉收縮和膝關節彎曲）。
該項研究以“Low?Cost, Scalable Fabrication of All?Fabric Piezoresistive Sensors via Binder?Free, In?Situ Welding of Carbon Nanotubes on Bicomponent Nonwovens”為題發表在Advanced Fiber Materials上。
發布日期: 2024-11-29
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