衣芳教授课题组在柔性传感领域的最新研究进展

柔性传感器正经历着快速的发展，在医疗保健、软机器人和假肢等众多领域显示出巨大的应用潜力。体温和脉搏是反映个体健康状况的两种最常见的人体生命体征。特别地，监测温度对于其他关键传感器如生物传感器的温度交叉灵敏度补偿也是必不可少的。热阻式柔性温度传感器以聚合物为基体或衬底，导电材料为填料，具有灵敏度高、分辨率高、易于制造和集成、材料来源丰富、成本低等优点，是目前报道最多的柔性温度传感器之一。然而，电阻率重复性差的难题使得其数据处理过程变得复杂，导致传感精度下降，而当不可重复的电阻过大时，甚至会导致器件失效。再者，人体核心温度维持在37℃左右，在较窄的皮肤温度范围内体感舒适。然而，即使在温暖的环境里，人们也经常会出现脚冷和手冷的情况，如果不加以重视，可能会导致严重的健康问题。因此，监测体温并且同时将体温调节到正常状态，对于身体舒适、缓解伴随症状、治疗相关健康疾病等至关重要。然而，传统的商用监测仪器设备体积大、重量重、使用不方便，不适合长期便携式使用。此外，同时检测体温和脉搏可以获得更准确的健康信息，帮助提供更合适的医疗服务，但如何在使两种检测信号互不干扰也仍然是一个挑战。

鉴于此，衣芳教授课题组提出了一种材料设计策略来解决柔性传感器重复性差的问题。通过将柔性传感材料的热膨胀系数调整到接近于零，避免了材料体积形状随温度变化而膨胀/收缩所导致的重复性和稳定性差问题，实现了热阻式柔性温度传感器的高重复性，获得了更可靠的检测灵敏度和更高的稳定性。所制备的柔性温度传感纤维还具有应变不敏感的传感性能和快速的响应/回复时间。通过对柔性温度传感纤维进行封装和编织，制备了一种可以同时检测温度和压力/脉冲而互不干扰的智能织物。在此基础上，设计构建了由智能织物、发热织物、柔性微型控制贴片和智能手机所组成的基于织物的柔性无线闭环系统，该系统不仅能实时同步监测体温和脉搏，还能自主调节人体体温至正常状态。

图 高重复性柔性温度传感器及其无线闭环健康监测管理系统

      相关成果以“Flexible Temperature Sensor with High Reproducibility and Wireless Closed-Loop System for Decoupled Multimodal Health Monitoring and Personalized Thermoregulation.”为题发表于期刊《Advanced Materials》，第一作者：张旭靖（我院博士后）、陈家祥（我院硕士）、征志浩（清华大学博士）、汤松松（我院博士后）；衣芳教授为通讯作者、清华大学王晓峰研究员为共同通讯作者；中山大学材料科学与工程学院为论文第一完成单位。该研究工作受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、高校基本科研业务费的大力支持。论文链接：  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202407859  

初审：袁湛楠

审核：田雪林、许俊卿

审核发布：李伯军