我校生命科學與健康工程學院楊麗研究員課題組在柔性傳感器件、疾病診斷與生理信息監測領域連續取得重要研究進展，實現了生物醫學工程、機械工程、工業設計、電子信息的多學科交叉融合。
采用激光直寫技術，實現了激光誘導石墨烯（LIG）/氧化釩（VOX）納米復合材料的原位制備，并同步構筑高性能氣體—溫度雙參數柔性傳感器。引入柔性高分子半透膜，提出了氣體—溫度雙參數解耦策略。采用PDMS軟膜對傳感器進行封裝，封裝的傳感器可以阻止氣體分子的滲透，從而只對溫度變化響應；未封裝的傳感器基于自加熱的方式消除了溫度變化的影響，可準確檢測NO2氣體。進一步集成微型數電采集模塊、無線傳輸模塊以及智能APP，實現了土壤環境氮流失和土壤溫度的遠程實時監測。該項研究將在智慧農業和人類健康監測的應用中發揮巨大潛力，該成果以“Vanadium oxide-doped laser-induced graphene multi-parameter sensor to decouple soil nitrogen loss and temperature”為題發表在《Advanced Materials》上。（DOI:10.1002/adma.202210322）。
相關論文截圖
VOX/LIG多參數傳感器用于農業多參數檢測
制約柔性傳感器應用的難題之一是其抗機械損傷能力差，易受到外部摩擦、扭轉、撕裂等問題，導致無法工作。針對此問題，團隊提出了一種基于自修復吸濕性隨機超支化聚合物（HRHP）和可印刷固液雙相鎵銦合金（bGaIn）的自愈合、可重組、熱切換、變模量多功能電子平臺，解決了柔性器件可靠性差，難以長期應用的問題。HRHP為電子器件提供了優異的自愈合性能和獨特的變剛度，變粘附力特性，bGaIn實現了高延展性(>900%)、高電導率(3.40 × 104 S cm?1）、可批量印刷的柔性液態金屬電路的制備。柔性多功能電子器件可以像電子紋身一樣在皮膚上共形貼附，進行無創、連續、舒適的健康監測。此外，HRHP的自愈合與粘附性能可以輕松實現二維平面組件在三維復雜曲面上的重構。該工作為柔性變形設備、智能機器人、假肢和物聯網以及不規則表面上的人機界面提供了新的方法。該成果以“Self-Healing, Reconfigurable, Thermal-Switching, Transformative Electronics for Health Monitoring”為題發表在《Advanced Materials》上。（DOI:10.1002/adma.202207742）。
相關論文截圖
自愈合，熱轉換，用于健康監測的可變形電子平臺
柔性傳感器面臨的另一個重要難題是制備成本高，工藝復雜，設備昂貴，不可降解等問題，針對此問題團隊在行業中首次提出經過飽和NaCl溶液處理的鉛筆-紙基高靈敏濕度傳感器。利用紙本身的多孔吸濕性，高導電性手繪叉指電極，以及NaCl溶液對離子導電率的提升，實現了高響應量和高靈敏度。研究成果主要描述了傳感器在人體健康監測方面的三種應用：口、鼻呼吸監測，面部濕度監測和不同活動狀態下的出汗情況監測。不僅如此，這種傳感器陣列還可以與尿布集成，形成智能尿布，提醒提早更換尿布。工作提出的設計和制造策略在可穿戴領域具有較大的商業應用暢想空間。該成果作為封面文章，以“Pencil-on-Paper Humidity Sensor Treated with NaCl Solution for Health Monitoring and Skin Characterization”為題發表在《Nano Letters》上。（DOI:10.1021/acs.nanolett.2c04384）。
期刊封面
用于健康監測的鉛筆-紙基高性能濕度傳感器
上述三項研究得到國家自然科學基金委、中國博士后基金、河北省重點研發計劃、天津市自然科學基金的支持。楊麗研究員團隊在人工嗅覺、激光直寫石墨烯技術、多模態傳感、柔性電子器件、基于呼出氣檢測的醫學診斷技術等領域積累了大量的研究經驗和研究基礎，近兩年在Advanced Materials，Journal of Materials Chemistry A，ACS Applied Materials & Interfaces，Microsystems & Nanoengineering，Chemical Engineering Journal，Nano Energy等期刊發表多篇高水平論文，其中一篇入選ESI高被引論文。
文圖/ 張曉晨 審核/ 張軼
