Stretchable and self-healable catechol-chitosan-diatom hydrogel for triboelectric generator and self-powered tremor sensor targeting at Parkinson disease

摩擦电效应 材料科学 儿茶酚 自愈 壳聚糖 帕金森病 纳米技术 疾病 化学工程 医学 复合材料 工程类 化学 替代医学 有机化学 病理
作者
Jong‐Nam Kim,Jeehee Lee,Haeshin Lee,Il‐Kwon Oh
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:82: 105705-105705 被引量:200
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105705
摘要

With increasing interest in human health, stretchable and wearable sensors have attracted a lot of attention for real-time health monitoring. However, most wearable sensors require external power sources, show structural failures under repeated mechanical strains and are not suitable for sensing low-frequency body motion. Herein, we report that a highly stretchable and self-healable hydrogel conductor was newly synthesized with all ocean biomaterials including catechol, chitosan and diatom. The catechol-chitosan-diatom hydrogel (CCDHG) conductor was exploited as stretchable triboelectric nanogenerators (TENG) for energy harvesting from human motion and skin-attachable self-powered tremor sensors for monitoring the health condition of Parkinson’s disease (PD) patients. The catechol-chitosan-diatom hydrogel triboelectric nanogenerator (CCDHG-TENG) showed open-circuit voltage of 110 V, short-circuit current of 3.8 μA, and instantaneous power density of 29.8 mW/m2. Furthermore, a self-powered tremor sensor, which was specially designed with an M-shaped Kapton film and the CCDHG-TENG, was applied to identify the health conditions of PD patients using a machine learning algorithm. This study provides a new strategy to design stretchable TENGs with all ocean bio-materials and this can be utilized for various applications, including stretchable power sources, wearable electronics and health monitoring systems with artificial intelligence.
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