基于石墨烯的分层摩擦电传感器，可实现运动监测和轨迹跟踪

摘要：柔性传感器在可穿戴电子设备、医疗监测和人机交互方面的变革潜力日益得到认可。尽管取得了这些进步，但开发结构简单、大面积制备的柔性传感器阵列以实现有效的信号传感和监测功能仍具有挑战性。本文，湖南工程学院邹鸿翔特聘研究员，上海交通大学Linchuan Zhao等研

1成果简介

柔性传感器在可穿戴电子设备、医疗监测和人机交互方面的变革潜力日益得到认可。尽管取得了这些进步，但开发结构简单、大面积制备的柔性传感器阵列以实现有效的信号传感和监测功能仍具有挑战性。本文，湖南工程学院邹鸿翔特聘研究员，上海交通大学Linchuan Zhao等研究人员在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》期刊发表名为“Hierarchical rGO-Based Triboelectric Sensors Enable Motion Monitoring and Trajectory Tracking”的论文，研究通过一种简单的刀片涂层方法，将掺氮还原氧化石墨烯（rGO）薄片分层沉积在聚二甲基硅氧烷（PDMS）层中，制备出了一种基于rGO的分层柔性三电传感器（HG-FTS）。

以单电极模式运行的柔性三电传感器不仅表现出卓越的可靠性和一致性，而且还实现了约129V的最大电压和 ≈0.5 W m-2 的功率密度。这些特性使其能够高保真地实时监测人体生理信号和关节运动。此外，还利用 HG-FTS 开发了一种智能人机交互控制系统，其特点是采用矩形图案的数字阵列触摸屏。该系统可成功用于压力感应、物体形状识别和轨迹跟踪。这项工作为大面积制备和高性能柔性传感器制造提供了可行的解决方案，并展示了 HG-FTS 在人机交互、信号监测和智能传感方面的潜在应用。

2图文导读

图1、柔性HG-FTS的制备工艺。

图2、结构表征

图3、HG-FTS的电输出性能。

图4、基于 HG-FTS 的人体生理信号、关节运动监测和手势识别。

图5、基于HG-FTS的手写识别。

图6、基于HG-FTS阵列的压力感知应用。

3小结

本文成功地提出了一种基于rGO分层结构的简单且可扩展的柔性HG-FTS。HG-FTS可连接到人体关节，并将生理特征和运动行为转化为可测量的实时电信号。基于HG-FTS的智能识别系统得到了进一步发展，实现了手写识别、非接触检测和手势识别。通过利用机器学习技术，实现了手势和笔迹的高精度识别。通过叶片涂层工艺制备的 HG-FTS 阵列已成功集成到智能压力传感系统、轨迹跟踪系统和基本计算器中。因此，基于rGO的分层三电传感器为灵活传感提供了一个多功能解决方案，为可穿戴设备和人机交互应用的进步铺平了道路。

文献：