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Integrated wearable anti-wetting strain sensor with the ability of achieving human joints bending recognition and electricity generation simultaneously

标度系数 材料科学 可穿戴计算机 聚二甲基硅氧烷 弯曲 涂层 应变计 纳米发生器 复合材料 纳米技术 计算机科学 压电 制作 嵌入式系统 医学 替代医学 病理
作者
Junchi Ma,Yongquan Qing,Haoyang Song,Cai Long,Changsheng Liu
出处
期刊:Sensors and Actuators A-physical [Elsevier]
卷期号:365: 114908-114908
标识
DOI:10.1016/j.sna.2023.114908
摘要

Wearable strain sensor has attracted much attention in human health monitoring, medical rehabilitation, and human-computer interaction. However, it is still a huge challenge for strain sensors to achieve long-term and stable operation in harsh conditions such as exposing to wet environments, directly contacting aqueous solutions or power shortage. Herein, we integrated a wearable, anti-wetting, and self-powered combined-type (WASC) strain sensor consists of three parts: a superhydrophobic and conductive Ti3C2TX (MXene) based composite coating, Ecoflex substrate and a triboelectric nanogenerator (TENG) composed of polyamide and polydimethylsiloxane films. The hierarchical micro/nano mastoid wrinkle structure of the MXene composite coating endowed WASC strain sensor with a wide sensing range (strain over 150%), superior sensitivity (gauge factor of 5678.2), and a stable superhydrophobic surface. Most importantly, the WASC sensor could efficiently monitor real-time human joints bending movements (such as finger bending) and generate electricity simultaneously, without being affected by water, acid, alkali, and salt solution. This described integration strategy of combined-type strain sensor provided a promising method for wearable strain sensors to deal with emergencies such as power shortage, wet environment, or corrosive conditions.
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