【摘 要】
：
柔性可穿戴传感器因具有使用舒适性、高灵敏度、快速响应性、便携性等优点受到人们的广泛关注,并已应用于个性化健康医疗、人工智能、人体运动检测和软体机器人等柔性电子领域。目前,已商业化的可穿戴传感器大多数以弹性体为基质,然而,弹性体的低拉伸性和较差的生物组织相容性仍然严重制约着柔性电子的发展。水凝胶因其高含水量和与天然软组织的结构相似性而被广泛应用于柔性电子领域。然而,水凝胶也存在着机械性能差、缺乏粘附
论文部分内容阅读
柔性可穿戴传感器因具有使用舒适性、高灵敏度、快速响应性、便携性等优点受到人们的广泛关注,并已应用于个性化健康医疗、人工智能、人体运动检测和软体机器人等柔性电子领域。目前,已商业化的可穿戴传感器大多数以弹性体为基质,然而,弹性体的低拉伸性和较差的生物组织相容性仍然严重制约着柔性电子的发展。水凝胶因其高含水量和与天然软组织的结构相似性而被广泛应用于柔性电子领域。然而,水凝胶也存在着机械性能差、缺乏粘附性和自愈性、工作温度范围窄、降解性差等缺点。本文设计了一系列低成本、环境友好、高灵敏度、快速响应的多功能淀粉基离子导电水凝胶,将其组装为柔性传感器并测试其传感性能。主要内容如下:第一,以淀粉为主体,通过添加聚乙烯醇和硼砂制备了环保型淀粉基离子导电水凝胶。该水凝胶具有改善的机械韧性（50.5 k J/m3）、超快的自愈性能（空气中为10 s,水下为120 s）和可循环使用性。基于该水凝胶的电阻式应变传感器,具有较高灵敏度（GF=1.02）、快速响应性（150 ms）和循环稳定性（应变为20%,5000次循环）,并且能够检测到形变较大的肢体运动以及形变微小的运动,如吞咽和发音。第二,以双醛淀粉（DAS）和丙烯酰胺（AM）为主体,以聚多巴胺（PDA）修饰的Al2O3纳米粒子为动态交联中心,通过各个组分之间的多重可逆相互作用的协同作用制备了纳米复合离子导电水凝胶。该粘附性水凝胶具有较高的断裂应力（84.0 kPa）、应变（2800%）和较强的机械韧性（1.33 MJ/m3）。该水凝胶紫外线屏蔽效率可达99.8%。此外,该水凝胶在p H为12的碱性溶液中12 h内可以完全降解。基于该水凝胶的电阻式应变传感器在超低的工作电压（0.03 V）下呈现出高灵敏度（GF=13.90）、快速响应性（200 ms）、较宽应变窗口（0.1-2500%）、低检测限（50 Pa）和循环稳定性（应变为50%,1000次循环）等特点,并且能够检测到形变较大的肢体运动以及形变微小的动作,如咀嚼、吞咽、说话和脉搏等。基于该水凝胶的温度传感器,具有较高的电阻温度系数和稳定性。第三,在第二部分工作的基础上,将溶剂改为水/1,2-丙二醇二元溶剂体系,同样以DAS和AM为主体,以PDA修饰的Al2O3纳米粒子为动态交联中心,通过各个组分之间的多重可逆相互作用的协同作用制备了高透明、自粘附、自愈和抗干抗冻的有机离子导电水凝胶。该粘附性水凝胶具有较高的断裂应力（80.8kPa）、应变（2680%）、较强机械韧性（1.17 MJ/m3）、和优异的抗冻抗干性能。基于该水凝胶的电阻式应变传感器在超低的工作电压（0.02 V）下呈现出高灵敏度（GF=11.27）、快速响应性（260 ms）、较宽应变窗口（0.1-2680%）、循环稳定性（应变为50%,4000次循环）等特点,并且能够检测到形变较大的肢体运动以及形变微小且复杂的运动。此外,基于该水凝胶的非接触式离子皮肤,可以区分手指的距离、角度和个数,有望应用于手势识别领域。第四,以DAS和AM为主体,PDA修饰的蒙脱土（MMT）为动态交联点,通过多重相互作用制备了一种单面粘附的自愈和可降解的Janus双层离子导电水凝胶。该水凝胶具有较高的断裂应力（104.0 kPa）、应变（2100%）和机械韧性（1.69 MJ/m3）。该水凝胶在p H为13的碱性溶液中10 h内可以完全降解。基于该水凝胶的电阻式应变传感器在超低工作电压（0.03 V）下呈现出高灵敏度（GF=6.51）、快速响应性（190 ms）、较宽应变窗口（0.05-1800%）和循环稳定性（应变为50%,5000次循环）等特点,并且能够检测人体的较大形变的肢体运动以及形变微小且复杂的动作。另外,基于该水凝胶的电容式压力传感器呈现出高灵敏度(0.202 kPa-1)、快速线性响应等特点。
其他文献
液态胶体晶具有独特的物理化学性质,比如流动性,介稳态结构以及可逆组装与解组装等特性;因此在规模化制备胶体晶材料、构建响应性光子晶体等方面具有独特的优势。令人遗憾的是,液态胶体晶的制备往往需要长时间的静置析出,缺乏有效的合成手段;而合成制备上的困难又导致液态胶体晶的应用研究非常匮乏,极大限制该材料的发展。为了解决上述关键科学问题,本论文将从液态胶体晶制备新方法、液态胶体晶组装中间体,以及液态胶体晶新
癌症严重威胁人类健康,抗肿瘤药物的研究发是当今生物医药研究领域的重中之重。虽然目前新型抗肿瘤药物的研究已取得了巨大进展,但在临床中几乎所有癌症患者对抗肿瘤药物都不可避免地会产生抗性,最终导致其治疗效果不佳。耐药,尤其是多药耐药（multidrug resistance,MDR）是肿瘤治疗失败的主要原因之一,严重影响患者的生存质量和生存时间。MDR的发生发展涉及的机制复杂多变,但以ABCB1,ABC
本文通过量子互模拟性检测对由量子进程代数描述的量子程序,主要是量子通讯协议,进行正确性验证。量子进程代数是用于量子程序形式化验证的技术之一,是经典进程代数在量子计算场景下的扩展,可以形式化地描述量子系统。基于这项技术,只要有合适的对行为等价性的定义以及对应的等价性检测方法,就可以通过判断一个协议的实现与其需求归约是否一致来验证协议的正确性。本文中考虑的基互模拟对量子程序来说是便于使用的行为等价性关
当前,云存储是实现数据远程存储的主要途径,能够在很大程度上节省用户终端设备的存储空间,并且为用户提供高效便捷的数据存取服务。然而,在云存储不断普及的同时,其中的数据安全事件也时有发生,数据安全问题和隐私泄露风险也越来越得到用户的关注。密码技术是实现数据安全最有效的方式之一,将数据加密之后再存储到云服务器中能够为用户提供可靠的信息安全保障,但使用传统的密码技术进行数据加密处理会让用户在数据存取处理时
丙烯是化学工业中最重要的化合物之一,是用于生产大量化学品的原料,包括聚丙烯（PP）、丙烯腈（AN）、丙烯酸（AA）、丙酮和环氧丙烷（PO）等。石脑油、轻柴油和其他石油副产品的蒸汽裂化和流化床催化裂化（FCC）是获得丙烯的最常见方法,然而这些传统工艺对高能量的需求、较差的丙烯选择性、化石能源的日益减少以及价格攀升等一系列因素要求化工工业寻找量多价廉的原料和高效的转化技术。我国页岩气（甲烷,乙烷和丙烷
网络传播过程中重要节点的识别研究一直是复杂网络研究领域中的热点之一。对于不同的动力学过程,网络结构和动力学之间具有复杂相互作用,重要节点的识别会有较大的差异。尽管已经有很多工作致力于传播过程中节点重要性的识别研究,但是我们注意到,现有的研究大多针对SusceptibleInfected-Recovered（SIR）传播过程。这是一种具有终态的不可逆传播过程,即最终在网络中不再存在感染态节点,所有节
氢燃料电池作为一种可实现CO2零排放的清洁能源转换设备,具有高能量转换效率、无噪声污染、可靠性高和可持续稳定供能等特点,在未来社会中极具应用前景。而现今常用的无论是酸性膜燃料电池（PEMFC）还是碱性膜燃料电池（AEMFC）,阳极均需要使用大量耐强酸、碱性环境的贵金属基催化剂,导致其生产成本高昂,严重阻碍了它的市场化应用。因此,开发成本低廉,可耐酸、碱性条件的高效非贵金属基阳极催化剂势在必行。然而
聚环氧乙烷（PEO）/Li+固体电解质是研究最广泛的固体电解质之一。但与液体电解质相比,该类材料的室温电导率普遍偏低,这一弱点极大的限制了该类材料的实际应用。普遍认为,PEO/Li+固体电解质中Li+传输主要发生在非晶相,而其结晶相对Li+传导常常起阻碍作用,因此抑制结晶是提升PEO/Li+固体电解质室温电导率的常用策略之一。本文制备了多种基于PEO/Li+配合物的固体电解质,创新性的利用退火处理
背景:缺血型脑卒中是继心血管疾病和肿瘤之后又一类严重威胁人类健康和生命的疾病。随着我国老龄化人口逐渐增多,缺血脑卒中发病率也逐年呈上升趋势。一旦发生缺血型脑卒中,短时间内缺血即可导致神经细胞发生不可逆性坏死,遗留永久性后遗症或严重者危及生命。因此,尽快、及早恢复缺血区域内脑血流是治疗缺血型脑卒中首要原则。然而恢复血液供应后又会面临诱发缺血再灌注损伤,反而加重缺血本身所造成的脑组织损伤。因此积极预防
激光成像技术已经广泛应用于城市建模、桥梁建筑、地形测绘等领域。激光成像具有距离分辨率高、探测距离远、回波信息丰富等优点,使其在各种成像技术中脱颖而出。随着单光子探测技术与时间相关单光子符合计数技术的发展,激光成像获得了更远的探测距离,更高的探测精度,极具应用潜力。多波束光子计数激光成像技术通过多个波束同时扫描,成像速度快、覆盖视场角度广,是激光成像技术发展的重要方向。本文主要研究多波束激光成像系统