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近年来，可穿戴应变传感器在人体姿势和活动的检测逐渐取代传统检测手段被应用于身体康复和运动学领域中。制备具有优异性能的可穿戴传感器可以在对身体施加最小的约束的同时实现对人体复杂运动的实时精确检测和记录。近日，以色列理工学院的Hossam Haick教授团队与西安电子科技大学的吴巍炜副教授团队通过将纳米纤维聚苯胺（PANI）接枝到可拉伸弹性体纳米网上，制备了一种可穿戴应变传感器。

图 1. 可拉伸弹性体纳米网上共价接枝纳米纤维聚苯胺（PANI）制备可穿戴应变传感器

随着智能可穿戴电子成为科学研究的热点，其实际穿戴时的舒适性也逐渐被关注。然而，如何制造穿戴舒适且性能优异的应变传感器使其能够被良好地应用于可穿戴电子传感器中仍然是一项挑战。因此，在保证良好的传感性能的同时使传感器兼备透气性与良好的可拉伸性成为目前可穿戴器件研究过程中的重要部分。此外利用这种传感器对人体复杂运动实现实时准确的运动信息采集与分析对于人机交互、智慧医疗、康复检测等领域都是至关重要的。

图 2. 传感器应用: a-d）在不同频率（a-c）下以45°、90°和180°扭转和以45°（d）弯曲的电阻瞬变。e）45-180°时域对应的比较频谱图。f,g）不同角度和速度下单周期电阻瞬变的典型FFT谱。h）计算不同刺激下最高振幅的主频率。i）用于识别硫酸掺杂膜的不同扭曲和弯曲运动的PCA分析。j）PCA分析，用于识别30-38°的不同扭曲，间隔为1°。k）PCA分析，用于识别60-64.5°和0.5°间隔的不同扭曲。l）弯曲状态下制造的传感器的侧视图和俯视图。m）3D曲面图，用于从1到180°的连续角运动，以≈6 rpm的恒定角速度间隔1°。时间代表测量时间，频率是计算出的主频，各种谐波的幅值。

基于这一目的，上述两个团队研发的可穿戴应变传感器利用简单的纳米纤维聚苯胺（PANI）共价接枝在弹性体纳米网上的办法解决了这一问题。制备得到的传感器具有高透气性（10-33 mg• h -1 ）和独立式超薄（从300到10000 nm）厚度，这使得此传感器能够在保持良好的传感性能的同时提升其穿戴舒适度。该传感器能够与固体或生命体密切贴合，传感器的稳定性、线性响应性、耐用性及快速响应性都较为出色。由于该传感器整体重量较轻，能够长时间贴合在人体皮肤上而不产生负重感。在检测连续的复杂人体运动时，该传感器也体现出了优异的性能，对模拟的肌肉活动、类大脑活动等运动信息均能够实现实时准确的检测与记录，其中包括对不同角度（1–180°）和速度（3–18 rpm）的弯曲和扭曲刺激的精准分辨，及非常低的反干扰作用。以上的数据及实验均表明这种具有良好透气性及可拉伸性能的可穿戴应变传感器能够满足穿戴式运动检测设备的需求，同时这种检测方法对开发高级机器人电子皮肤或电子肌肉具有非常大的实际意义。