吴伟教授团队在用于下一代自适应可穿戴器件的全印刷温度-压力双模传感电子织物上取得进展

近日，未来技术学院吴伟教授团队在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为Fully-Printed Bimodal E-Textiles with Synchronized Temperature-Pressure Sensing for Next-Generation Adaptive Wearables的研究论文，论文由博士研究生公姿懿担任第一作者，吴伟教授担任通讯作者，武汉纺织大学未来技术学院为通讯单位。

在人机交互与健康监测等领域，温度-压力信息协同感知成为迫切需求。兼具舒适、透气和柔韧特性的智能织物，被认为是满足这一需求的理想方案。然而，如何在织物基底实现高性能温度-压力双模传感，并确保信号解耦，仍是一个显著的挑战。

针对这一挑战，吴伟教授团队报道了一种柔性、垂直分层结构、信号解耦的温度-压力双模传感电子织物。利用多级熔融相变机理，制备出炭黑/多级熔点丙烯酸酯共聚物/透明胶浆复合油墨，实现了超高电阻温度系数（最高为125.9%/℃）和宽温度传感范围（0-50 ℃）的温度传感。而后，利用热塑性聚氨酯/离子液体油墨印刷了电容型压力传感单元，实现了具有高灵敏度(最高为62.3kPa^-1)和快速的压力响应和恢复速度（30ms/60ms）的压力传感。压力传感部分整体电容主要取决于EDL电容。在向织物基传感器施加压力时，离子液体中丰富的阴离子[TFSI]^-和阳离子[EMIM]⁺分别向正负极聚集，从而实现压力传感。该压力传感单元可以实现62.3kPa^-1（0-10kPa）、15.1kPa^-1（10-90kPa）、7.0kPa^-1（90-200kPa）的三段式高灵敏度的压力响应。

本研究开发的电子织物能同时识别对压力的电容响应信号和对温度的电阻响应信号，并且不会产生相互干扰。能通过阵列化集成，实现对压力和温度信号空间分布的监测，有望用于多功能健康监测平台。这项工作为下一代高性能、舒适化人机交互接口和医疗健康监测提供了新的设计思路与实现途径。此项工作也得到了国家自然科学基金及湖北省自然科学基金体育创新联合基金重点项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.75241