西南大學陳磊副教授課題組在化學工程領域知名期刊《Chemical Engineering Journal》(IF:13.273)上發(fā)表題為“Development of a flexible and highly sensitive pressure sensor based on an aramid nanofiber-reinforced bacterial cellulose nanocomposite membrane”的研究論文。

柔性可穿戴壓力傳感器在人機交互、仿生智能設備等領域極具應用價值，因而受到了人們的廣泛關注。然而，壓力傳感器目前仍然存在著制備工藝復雜、基體材料力學性能不足、響應遲滯現象明顯、靈敏度低以及易受品質不錯環(huán)境影響的挑戰(zhàn)。針對以上問題，該論文報道了一種細菌纖維素(BC)基高靈敏度壓力傳感器：首先，基于高性能合成纖維增強天然纖維的策略，采用真空抽濾自組裝法制備了一種具有優(yōu)異力學性能的芳綸納米纖維等細菌纖維素(ANF等BC)納米復合薄膜；然后，通過浸涂法將銀納米線(Ag NWs)負載到該薄膜表面，制得Ag/ANFs等BC功能化納米復合薄膜；在此基礎上，首次探討了其用作壓力傳感器在監(jiān)視人體運動領域的應用(見下圖)。

當該壓力傳感器應用于人體時，能夠準確識別來自不同人體部位的機械刺激，并且展現出高靈敏度和良好的穩(wěn)定性。值得注意的是，該薄膜在品質不錯環(huán)境條件下(如0℃和150℃、強酸強堿、有機溶劑等處理)仍保持出色的導電穩(wěn)定性，使其作為可穿戴設備應對品質不錯環(huán)境挑戰(zhàn)成為了可能。該項研究不僅為BC基高強納米復合薄膜材料的制備提供了一種簡便易行的方法，以其作為基底材料的功能化復合膜用作壓力傳感器在可穿戴設備領域也顯示出較強的實際應用價值。

西南大學蠶桑紡織與生物質科學學院紡織科學與工程可以2019級碩士研究生陳世強為本文第壹，陳磊副教授為本文通訊。西南大學為該成果第壹完成單位，香港理工大學和安徽大學為共同完成單位。該項研究得到了China自然科學基金、重慶市歸國留學人員創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新計劃以及綠色高分子材料安徽省重點實驗室開放課題的支持與資助。

西南大學

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doi.org/10.1016/j.cej.2021.131980