综述：纳米纤维素气凝胶作为柔性压力传感器在人体运动监测领域的研究进展

引言

随着医疗技术和条件的快速发展，多样化的传感器作为电子皮肤和可穿戴设备的重要组成部分，已经受到了人们广泛的关注。它们可以模仿皮肤的传感特性，从而实现对人体运动行为的全方位监测。其中，压阻式压力传感器是其中一类最具有代表性的器件。它可以将外界的机械刺激转换成电信号输出，在人工智能、机器人、医疗器械、人体运动监测等领域发挥着重要作用。在实际应用中，理想的压阻式压力传感器应具备优异的柔韧性、耐磨性和机械强度，高的灵敏度、短的响应时间、低的检测限度、宽的检测范围和良好的生物相容性等优点。与其他类型的气凝胶相比，三维多孔的纳米纤维素气凝胶可以赋予传感器低密度、易于改性、高孔隙率、良好的生物相容性和柔性以及优异的机械性能等优良特性。更重要的是，它们独特且可调的多孔结构不仅为导电通路提供更多的接触面积，而且有利于提高检测机械形变的灵敏度。

成果简介

近日，南京林业大学段改改副教授/浙江师范大学青年教师陈一鸣综述了近年来基于纳米纤维素气凝胶的柔性压阻式压力传感器的研究进展，包括压阻式传感器的工作原理、纳米纤维素气凝胶传感器的不同设计策略、纳米纤维素气凝胶在人体运动监测领域中的各种实际应用以及未来的展望和挑战。相关成果近期以“Flexible piezoresistive pressure sensors based on nanocellulose aerogels for human motion monitoring: A review”为题发表在了复合材料类期刊Composites Communications上。

图文导读

图1：面向人体运动监测应用的柔性压阻式纳米纤维素气凝胶传感器的概述

图2：压阻式纳米纤维素气凝胶传感器的工作原理

图3：压阻式纳米纤维素气凝胶传感器的结构调控

图4：压阻式纳米纤维素气凝胶传感器的功能改性策略

图5：压阻式纳米纤维素气凝胶传感器用于人体面部识别

图6：压阻式纳米纤维素气凝胶传感器用于人体关节运动监测

图7：压阻式纳米纤维素气凝胶传感器用于人体脉搏信号监测

小结

该综述重点总结了近年来基于纳米纤维素气凝胶的柔性压阻式压力传感器的研究进展及其在人体运动监测领域的应用。然而，考虑到柔性压阻式压力传感器在实际人体运动监测中所需要面对的诸多情况，未来需要进一步从材料选择多元化和功能改性、气凝胶制备工艺优化、多功能应用拓展等方面，对纳米纤维素气凝胶传感器的设计进行更深入的探索。

作者介绍

陈一鸣，博士，浙江师范大学工学院青年教师。主要致力于三维超轻弹性体的构筑及其功能化应用，包括电磁屏蔽/吸波、传感响应、吸附等研究方向。近年来，在Advanced Materials, ACS Nano, Nano Today, ACS Applied Materials & Interfaces, Carbohydrate Polymers, Journal of Colloid and Interface Science等学术期刊上发表SCI论文20余篇，研究成果已被引用1200余次。

段改改，德国拜罗伊特大学博士，南京林业大学材料科学与工程学院副教授，硕士生导师。主要致力于微纳米纤维材料的功能化及其应用研究。在Advanced Materials, Nano Today, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal，Small，Composites Communications, Chinese Journal of Polymer Science等国内外杂志上发表论文70余篇，研究成果已被引用2700余次，H因子26。

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