低成本制备皱巴巴多孔石墨烯/NiS2薄膜用健康监测、个性化医疗等

摘要：在可穿戴设备中，如何以具有成本效益和可扩展的方式合成和图案化具有更好导电性和机械伸展性的软纳米材料复合材料仍然是一项挑战。本文，闽江学院Jun Wang、Cheng Zhang等研究人员在《Small Methods》期刊发表名为“Facile Design

1成果简介

在可穿戴设备中，如何以具有成本效益和可扩展的方式合成和图案化具有更好导电性和机械伸展性的软纳米材料复合材料仍然是一项挑战。本文，闽江学院Jun Wang、Cheng Zhang等研究人员在《Small Methods》期刊发表名为“Facile Design of Highly Stretchable and Conductive Crumpled Graphene/NiS2 Films for Multifunctional Applications”的论文，研究报告了一种可扩展、低成本的制造方法，通过激光照射结合电沉积和预应变策略，直接制造和图案化具有高机械拉伸性和导电性的皱巴巴多孔石墨烯/NiS2 纳米复合材料。

通过调节机械伸展性和导电性，皱缩石墨烯/NiS2 纳米复合材料可以很容易地图案化成目标几何形状，从而应用于独立的可伸展传感平台。通过利用从可穿戴三电纳米发电机（TENG）的动能运动中获取并存储在微型超级电容器阵列（MSCAs）中的电能来驱动生物物理传感器，该系统可用于监测人体运动、体温和暴露环境中的有毒气体。本研究的材料选择、设计策略和制造方法为未来高性能生物集成电子器件提供了具有可调特性的功能性纳米材料复合材料。

2图文导读

图1、可拉伸、高导电皱巴巴多孔石墨烯/NiS2 纳米复合材料图案的设计、制造和应用。

图2、LIG泡沫和皱巴巴多孔石墨烯/NiS2纳米复合材料的特性。

图3、多孔石墨烯/NiS2纳米复合材料的物理化学性质，不同水平的预应变ε范围为0至200%。

图4、固有可拉伸TENG的电输出性能基于顶部皱巴巴多孔石墨烯/NiS2顶部电极和底部可拉伸PDMS电极。

图5、基于皱巴巴多孔石墨烯/NiS2 的可拉伸一体化微型超级电容器阵列 (MSCAs) 在 28 °C 室温下的电化学特性。

图6、基于皱巴巴多孔石墨烯/NiS2的可穿戴压阻式应变传感器的特性，用于监测人体活动。

图7、基于皱巴巴多孔石墨烯/NiS2的可穿戴温度和气体传感器的表征。

图8、集成和演示用于连续监测体温和脉搏的独立可拉伸设备平台。

3小结

总之，我们通过激光直写结合电沉积和预应变策略，展示了一种制备三维皱巴巴石墨烯/NiS2 纳米复合材料图案的简便而低成本的制造方法。所制备的功能性纳米材料复合材料具有很高的机械拉伸性和导电性，已在独立的可拉伸传感设备中进行了演示，该设备可利用 TENG 收集机械能，并将转换后的电能储存在 MSCAs 中，用于驱动各种生物物理传感器。通过简便的制造方法制备的具有多种功能的机械可拉伸皱巴巴石墨烯/NiS2 纳米复合材料图案在健康监测、个性化医疗和人机界面方面具有巨大潜力。

文献：https://doi.org/10.1002/smtd.202401965