清华任天令团队研发石墨烯基织物,体征异常可发声提醒( 三 )


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图 | 在不同输入功率下 , 石墨烯基纺织品产生声音时的温度(来源:ACS NANO)
哭泣、眨眼等信号也可被捕捉 , 洗涤后性能几乎未下降 在检测运动和生理信号时 , 石墨烯基纺织品测试的图像如下 。 其中 , 脉搏的三个典型的脉冲波即 P 波、T 波和 D 波均清晰可见 。
当肘部、手腕、五指、膝盖和头部等运动时 , 传感器可反馈出相应的弯曲应变信号 , 甚至哭泣、眨眼等面部情绪带来的信号变化 , 也可被传感器及时捕获 。
清华任天令团队研发石墨烯基织物,体征异常可发声提醒
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图 | 信号图像(来源:ACS NANO)
为进一步验证石墨烯基纺织品在被洗涤后的稳定性 , 该团队将石墨烯基纺织品浸在去离子水中 , 并加入洗涤剂 。 洗涤过程如下图所示 , 可以看到它在水中没有褪色或分离 。
清华任天令团队研发石墨烯基织物,体征异常可发声提醒
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图 | 洗涤中没有褪色或分离(来源:ACS NANO)
相反 , 在洗涤之后 , 其应变性能反而有所提高 , 这是因为洗涤后的石墨烯和纺织品的纤维贴合更加紧密 。
在将石墨烯基纺织品用作拉伸应变传感器时 , 团队对其性能进行了测试表征 。 结果表明 , 石墨烯基织物在拉力和压力传感方面都具有极高的线性度;决定系数分别达到了 99.3% 和 98.2% 。 该器件在高达 1000kPa 的压力下仍能保持稳定的性能 。
在 4.2Pa 的微小压力下 , 石墨烯基织物的响应时间低至 85 毫秒 。 其作为压力传感器时展示出了线性度好、耐压高、响应速度快、拥有独立频率特性、耐用性良好等力学特性 , 极大地拓展了二维材料在压力传感器中的应用前景 。
真正做到为健康 “发声” 佩戴石墨烯基纺织品用作心电信号检测时 , 在前胸放置两个传感器 , 并在两个传感器之间放置一个参考电传感器 。 从三个传感器采集到的信号被放大后可通过心电电路传输处理 。 最后 , 用户的实时心电图即可显示在电脑屏幕上 。 当用户心电异常时 , 石墨烯基纺织品可用作执行器 , 发出特定声音作为预警 。
在后续成果落地上 , 任天令说 , “我们正在面向实用化场景需求进行智能衣物的产品化设计 , 同时也将探讨和国内外的衣物公司进行合作 , 进行健康监测智能衣物的未来市场布局 。 ”
谈及未来 , 任天令表示用智能衣物进行对人体健康实时监控 , 并能做出健康状况预警具有十分重要的意义 。 柔性电子技术是解决医疗行业痛点的利器 , 柔性产品的使用可以改变医疗服务的现状 , 随时随地对用户进行测量 。
基于智能健康监测衣物将获得精准的数据 , 并实现智能大数据辅助判断 。 其非接触的方式 , 可以有效帮助医护人员、社区工作人员远程掌握用户的身体状况 。 未来健康监测衣物将更加多功能化、智能化 , 可广泛用于家庭医疗、运动爱好者、老年看护等领域 。
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