安徽
成果简介
体温是人体健康的一个重要指标。传统的水银体温计和医用电子体温计反应速度较慢（≥1 分钟），而且由于其刚性，无法长时间佩戴以实现连续体温监测。本文，西安工程大学樊威 教授团队在《ACS Nano》期刊发表名为“An Antisweat Interference and Highly Sensitive Temperature Sensor Based on Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)–Poly(styrenesulfonate) Fiber Coated with Polyurethane/Graphene for Real-Time Monitoring of Body Temperature”的论文，研究通过湿法纺丝技术与浸渍技术相结合，一步制备出了皮芯结构聚氨酯（PU）/石墨烯封装聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）感温纤维。
该复合纤维具有高灵敏度（-1.72%/°C）、超分辨率（0.1°C）、快速时间响应（17 秒）、抗汗渍干扰以及在 30-50°C 温度感应范围内的高线性度（R2 = 0.98）。这种纤维的强度足以与商用棉纱编织成感温织物。这种织物具有良好的舒适性和耐用性，可布置在布料的腋下位置，实现在日常活动中不间断地实时监测体温。通过蓝牙无线传输，可实时监测体温，并通过手机显示给家长或监护人。总之，纤维温度传感器因其传感稳定性、舒适性和耐用性，将大大提高可穿戴温度传感器在智能医疗领域的实际应用。
图文导读
图1. 具有皮芯结构的聚氨酯/石墨烯封装 PEDOT:PSS 纤维（复合纤维）的制备和表征
图2. PEDOT:PSS 纤维的性能
图3.复合纤维的表征和传感性能
图4.PU/石墨烯包封PEDOT：PSS纤维及其织物的耐磨性
图5.红外热像仪（a）和复合纤维（b）检测手臂温度;（c）以复合纤维作为织物基柔性温度传感器的织物示例;（d） 用于智能医疗应用的基于织物的温度传感器示例。
小结
本工作将湿纺技术与浸渍技术相结合，一步到位研制了一种PU/石墨烯封装的PEDOT：PSS纤维温度传感器，具有抗汗干扰、灵敏度高、耐磨性好等特点。PEDOT：PSS光纤的温度传感能力可以通过改变混凝槽中IPA和DMSO的比例和去离子水的洗涤时间来调节。当IPA与DMSO的比例为2：1，洗涤时间为10 min时，PEDOT：PSS纤维的灵敏度达到最佳值−1.46%/°C。由于PU/石墨烯层的导电性和导热性的协同作用，复合纤维的灵敏度进一步提高，达到−1.72%/°C，线性度为0.98。当温度范围为30–50 °C时，复合纤维的响应时间为17s，远快于汞温度计（≥5 min）和电子医用温度计（≥1 min）。传感精度为0.1°C，与商用温度计的精度一致，可测量为体温的最小变化。复合纤维的强度足以与任何商业纺织纱线编织，形成对温度敏感的织物。该面料具有与商业棉质 T 恤相似的舒适性和耐用性。
此外，由于PU/石墨烯的皮肤层具有优异的憎水性能，复合纤维的灵敏度不受汗液等水分的影响，因此可以布置在布料中的腋窝位置，实现对体温的实时监测。此外，我们开发了一套基于Arduino Uno和蓝牙HC-06的蓝牙传输系统，将从温度传感光纤采集的数据实时传输到手机和云端。因此，含有温敏纤维的织物可用于智能医疗和疾病监测，对于人体生理信息的长期、稳定、远程监测具有重要意义。
文献：
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04246
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