北航《Langmuir》：基于氧化石墨烯/无纺布的高灵敏度可穿戴湿度传感器用于呼吸监测

 

1成果简介 

  由于其便携性和成本效益，湿度传感在患者呼吸分析中的应用正逐渐增加。然而，当前的柔性湿度传感器主要由聚合物膜制成，其差的吸湿性和透气性降低了它们的敏感性和舒适性。本文，北京航空航天大学机械工程及自动化学院陈华伟教授在《Langmuir》期刊发表名为“Linking Renewable Cellulose Nanocrystal into Lightweight and highly elastic Carbon Aerogel”，本文使用涂有氧化石墨烯（GO）的无纺布（NWF）开发了一种高灵敏度的湿度传感器。牛血清白蛋白用于改善GO在NWF上的吸附，并通过调节其浓度研究其对敏感性的影响。通过测试不同的相对湿度水平，实验验证了高湿度敏感性，并通过成功监测快速和深呼吸来验证其在各种呼吸条件下的快速响应和出色的可行性，区分鼻子和嘴巴的呼吸，甚至识别简单的口语。这项研究开发了一种基于GO / NWF的透气且对皮肤友好的湿度传感器，这对人类医疗保健来说是一个很有前途的设备。

2图文导读 

图1.器件制造过程示意图

图2. NWF纤维上BSA和GO的吸附示意图以及湿度感应机制。

图3.通过调节BSA浓度优化传感器。

图4.使用2 wt％BSA的传感器的湿度感测和稳定性能

图5.置于人鼻下方（a–c）并集成到面罩（d–f）中的传感器的感应性能。放大的图像对应于（b）快速呼吸，（c）深呼吸，（e）口呼吸和（f）鼻呼吸。

图6.传感器可用于检测口语（a）“ A”，“ B”，“ C”，“ D”，（b）“ 1”，“ 2”，“ 3”，“ 4”，（c）“ I” ''爱''您'，和（d）咳嗽。

 

3小结 

 

  总之，本文开发了一种基于GO / NWF的柔性可穿戴湿度传感器，用于监测湿度和呼吸。最终，开发了一种基于GO / NWF的传感器，可通过集成到面罩或粘附在皮肤上来监视个人活动。经过实验验证，该传感器不仅可以检测快速和深呼吸，还可以区分口鼻呼吸，甚至可以识别简单的口语。

 

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