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2021年02月05日 | 可穿戴设备的主要材料
2021-02-05 来源：elecfans
为了满足可穿戴设备的要求，传感器的材料需要具有轻薄、柔软和耐腐蚀等特点，目前用于可穿戴设备的主要材料包括柔性材料、纸基材料、纳米材料和有机材料。
图2可穿戴设备的常用材料：（A）柔性材料﹔（B）纸基材料﹔（C）纳米材料﹔（D）有机材料
柔性材料
柔性材料作为可穿戴设备的常用材料，主要有聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺和乳胶等，它们的相容性、弯曲性。机械和温度稳定性相对较好。在众多的柔性材料中，PDMS和PET又是其中最常用的。如图2（A）所示，长时间连续检测汗液的柔性微流控芯片由三层PET薄膜层压成，检测时，皮肤表面的芯片通过集成在入口中的过滤器吸收体表的液体，然后通过毛细作用进入微通道和传感腔，进行检测。柔性材料的超轻重量，高流动性，可伸缩性，低成本与其兼客性使得它可以集成许多其他组件。其中可伸缩提供的灵活性，不仅可以缓解弯曲引起的机械应变，还可以缓解压缩。拉伸和扭转等其他扰动引起的机械应变。柔性可拉伸的可穿或设备可以与皮肤牢固结合，尽可能地减少界面处产生的应力，在正常的身体运动和肌肉运动过程中产生的强烈压力下，实现对人体活动和个人健康的监测。
纸基材料
纸基由于其自身特有的特性，具有易于回收处置、成本低、吸水性强和柔韧性好等优点。纸基可穿戴设备的独特性使其可以很好地用在呼吸监测上，利用纸基良好的吸水性，制备的可穿戴纸基水分传感器，通过检测呼吸引起的水分变化，从而检测个人呼吸，相较于传统的设备，其成本很低。通过将纸同其他材料相结合，可以改善纸基设备强度上的缺点，基于微流控纸基芯片，将棉线和滤纸相结合，设计制备用于葡萄糖检测的可穿或设备，为纸基可穿戴设备的的发展提供了一种新思路。
纳米材料
常见的用于可穿戴设备的纳米材料包括碳纳米管。金属纳米线、金属氧化物纳米线和导电聚合物纳米线等。如图2（C）所示，，制造了一种基于介电泳羧基功能化单壁碳纳米管的pH传感器，通过碳纳米管的排列可以在不同方面改变其性能，已经开发了许多技术来制备具有不同形貌的碳纳来管，包括垂直的碳纳米管、弯曲的碳纳米管和悬浮的碳纳米管。对于金属纳米材料主要有金银铜纳米线，将银纳米线和PDMS相结合研制了—种压力传感器，可以监测如轻触、吞咽、弯曲和扭转等动作。
有机材料
基于有机半导体或导电材料的有机传感器由于其灵活性、可拉伸性、低成本和重量轻等优点，近年来成为可穿戴设备常用的材料之一，有机半导体和导电材料的独特优势在于，它们的电学、机械、化学和光学特性可以通过合理的分子设计来优化。有机半导体光传感器的可调光学范围可以通过分子设计来实现从近红外到紫外区域的吸收波长，因此，这些传感器被广泛应用于连续实时监测个体的生理状态。如图2（D）所示，基于高灵敏度有机光电晶体笞的光电容积传感器，超薄的可穿戴装置能够连续监测心率变化，精确跟踪身体各部位脉压的变化。
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