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福建工程学院《JMCA》:多功能石墨烯/皮革,用于多功能可穿戴电子产品
出处:材料分析与应用  录入日期:2023-05-23  点击数:1574

  1成果简介
  柔性可穿戴电子产品因其在健康监测、智能服装等方面的广泛应用而备受关注。大多数可穿戴电子产品的基板是商业聚合物、生物聚合物和织物。这些基材有一些缺点,例如不透气和不防水。皮革是一种具有天然分层结构的天然材料,具有透气性、耐水性、生物降解性等独特优势,使其成为可穿戴电子产品的有前途的基材。尽管已经开发了基于皮革的可穿戴电子设备,但由于各种功能的工作机制不同,将多种功能集成到单个皮革基电子设备中仍然是一个挑战。本文,福建工程学院翁明岑副教授团队在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“Multi-functional graphene/leather for versatile wearable electronics”的论文,研究通过GO分散体的真空过滤,GO/皮革的原位还原和涂装热致变色油墨,制造了用于多功能可穿戴电子产品的多功能还原氧化石墨烯/皮革(RGO/皮革)。
  RGO/皮革的特点是低薄层电阻(90Ω□−1)、大断裂应变(91%)和透气性,这是由于RGO和胶原纤维之间的紧密交织和广泛的氢键相互作用。因此,首先详细研究了RGO/皮革的电加热、摩擦电纳米发电机(TENGs)输出和电磁干扰(EMI)屏蔽性能。不同RGO含量的RGO/皮革的电热转换效率超过80%。基于接触分离模式的RGO/皮革基TENG的输出稳定在80V。此外,RGO/皮革的EMI屏蔽效果超过23 dB,超过了商业产品所需的目标值。随后,展示了RGO/皮革的可穿戴应用,例如电动个人热管理设备(护膝),可穿戴干电极(用于收集电生理信号),自供电材料识别和EMI屏蔽袋。总之,可以通过绿色和温和的方法基于 RGO/皮革制造多功能可穿戴电子产品。RGO/皮革为制造透气和可持续的可穿戴电子产品提供了新的平台,拓宽了天然高分子材料在可穿戴电子产品中的应用前景。
  2图文导读 

 

  方案一、多功能和灵活的RGO/皮革,用于多功能可穿戴电子产品

 

  图1、多功能RGO/皮革的制备和表征

 

  图2、RGO/皮革的电加热性能

 

  图3. 基于RGO/皮革的TENG的特性

 

  图4、RGO/皮革基电磁屏蔽服

 

  图5.(a)心电图信号检测方法。(b) 志愿者的心电图信号。(c)志愿者的肌电图信号的。(d/e)由RGO50 /皮革制成的智能护膝初始状态的光学照片和红外热图像。(f/g)由RGO50/皮革制成的智能护膝加热状态的光学照片和红外热图像。

 

  图6 .(a) 采用不同接触材料的RGO/皮革TENG的开路电压。(b) 采用不同接触材料的RGO/皮革TENG的最大开路电压汇总。(c和d) 照片显示了RGO50/皮革EMI屏蔽袋的性能。(e和f) 照片显示了与RGO50/皮革EMI屏蔽袋集成的衣服的性能。
  3小结
  综上所述,本文提出了用于多功能可穿戴电子产品的多功能和柔性RGO/皮革,例如个人热管理设备,TENG,电生理传感器和EMI屏蔽服。RGO/皮革由于其优异的导电性和分层表面结构,也可用于EMI屏蔽服装。RGO/皮革具有强大的EMI SE和23 dB和>99%的屏蔽效率,超过了商业产品所需的目标值(20 dB)。具有分层结构的RGO/皮革为EM波的散射和重复反射提供了更多的接口,从而提高了EMI屏蔽效率。EMI屏蔽袋集成在衣服中,成功阻断智能手机的信号,验证可穿戴EMI屏蔽器件的性能。RGO/皮革为制造透气、多功能、可持续的可穿戴电子产品提供了新的平台和简单的方法,拓宽了天然高分子材料在可穿戴电子产品中的应用前景。
  文献:

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