中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)
China Electronic Components Association
導(dǎo)電水凝膠由于其優(yōu)越且可定制的特性，例如柔韌性、生物相容性和強(qiáng)導(dǎo)電性，作為各種可穿戴傳感器的新興候選材料，引起了人們的廣泛關(guān)注。這些特性使其非常適合各種可穿戴傳感器應(yīng)用（例如生物物理傳感器、生物電傳感器和生物化學(xué)傳感器），可以監(jiān)測(cè)人體健康狀況并進(jìn)行及時(shí)干預(yù)。在這些應(yīng)用中，基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器對(duì)于醫(yī)療保健和疾病監(jiān)測(cè)尤為重要。
近日，由廣東以色列理工學(xué)院王燕副教授和澳門大學(xué)鐘俊文助理教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)在Advanced Healthcare Materials期刊上發(fā)表了題為“A Review of Conductive Hydrogel-Based Wearable Temperature Sensors”的綜述文章。這篇綜述旨在全面概述基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器。首先，研究人員總結(jié)了基于不同類型的導(dǎo)電填料的水凝膠，強(qiáng)調(diào)了它們作為可穿戴溫度傳感器的最新發(fā)展和優(yōu)勢(shì)。接下來，討論了基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器的傳感特性，重點(diǎn)關(guān)注靈敏度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、可拉伸性和信號(hào)輸出。然后，介紹了從體溫檢測(cè)、傷口溫度檢測(cè)到疾病監(jiān)測(cè)的最新應(yīng)用。最后，指出了該領(lǐng)域仍存在的挑戰(zhàn)和前景。通過用潛在的解決方案來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，研究人員希望這篇綜述能夠?yàn)檫@一充滿前景的領(lǐng)域的未來研究和創(chuàng)新提供一些啟示。
綜述概述：各種導(dǎo)電填料、傳感特性以及其在基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器中的應(yīng)用
導(dǎo)電材料
導(dǎo)電水凝膠被視為一種用途極為廣泛的通用材料，已廣泛應(yīng)用于各種可穿戴傳感器，可以有效地將不同外部物理刺激（如應(yīng)變、溫度）的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。通常，導(dǎo)電水凝膠由選擇性引入的導(dǎo)電填料嵌入交聯(lián)的親水性聚合物基體中組成。基于這種制造方法和配置，研究人員將基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器分為幾類，包括導(dǎo)電聚合物基、碳基、金屬基、離子基、混合導(dǎo)電填料基和其他（例如MXene和半導(dǎo)體）。在本綜述中，研究人員重點(diǎn)關(guān)注了前五種主要材料。
用于可穿戴溫度傳感器的導(dǎo)電聚合物基導(dǎo)電水凝膠
用于可穿戴溫度傳感器的碳納米材料基導(dǎo)電水凝膠
用于可穿戴溫度傳感器的金屬基導(dǎo)電水凝膠
用于可穿戴溫度傳感器的離子基導(dǎo)電水凝膠
用于可穿戴溫度傳感器的混合導(dǎo)電基水凝膠
傳感特性
材料成分會(huì)顯著影響基于水凝膠的可穿戴溫度傳感器的整體性能。了解這些材料為評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的有效性奠定了基礎(chǔ)，尤其是在可穿戴傳感器中。研究人員深入研究了這些材料用作可穿戴溫度傳感器時(shí)的傳感性能。在本綜述中，詳細(xì)說明了這些材料的特性如何影響靈敏度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、拉伸性和信號(hào)輸出等關(guān)鍵性能指標(biāo)。
基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器的傳感性能
基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器的信號(hào)輸出
應(yīng)用
在我們的日常生活中，溫度與我們的生理活動(dòng)和代謝過程密切相關(guān)。因此，具有優(yōu)異傳感性能（包括高溫響應(yīng)靈敏度、優(yōu)異的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和強(qiáng)大的可拉伸性）的導(dǎo)電水凝膠基可穿戴溫度傳感器對(duì)于我們?nèi)粘Ｊ褂弥械木_溫度監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。導(dǎo)電水凝膠作為可穿戴溫度傳感器具有柔韌性、生物相容性、電學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)時(shí)精確溫度監(jiān)測(cè)有幾個(gè)值得關(guān)注的應(yīng)用場景。在本綜述中，研究人員討論并總結(jié)了基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器的幾個(gè)代表性應(yīng)用場景，包括體溫監(jiān)測(cè)、傷口溫度監(jiān)測(cè)和疾病監(jiān)測(cè)。
基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器在體溫檢測(cè)中的應(yīng)用
基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器在傷口溫度檢測(cè)中的應(yīng)用
基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器在疾病監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
總而言之，導(dǎo)電水凝膠由于其優(yōu)異的特性，例如高導(dǎo)電性、極好的柔韌性、生物相容性、優(yōu)異的機(jī)械性能和可調(diào)諧性，是各種可穿戴傳感器的理想材料。在溫度傳感應(yīng)用中，導(dǎo)電水凝膠具有更大的發(fā)展?jié)摿?。因此，在這篇綜述中，研究人員總結(jié)和討論了基于導(dǎo)電水凝膠的可穿戴溫度傳感器的最新進(jìn)展。盡管在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但仍有一些挑戰(zhàn)需要解決，包括確保無縫系統(tǒng)集成、長期穩(wěn)定性、有效的自供電和成功的商業(yè)化。
盡管存在上述問題，但研究人員堅(jiān)信導(dǎo)電水凝膠在溫度傳感方面具有前所未有的應(yīng)用價(jià)值。作為一種具有“無限”潛力的材料，導(dǎo)電水凝膠目前吸引著來自世界各地不同研究領(lǐng)域的科學(xué)家，他們正在積極研究其基礎(chǔ)科學(xué)，并促進(jìn)其在人類生活各個(gè)方面的應(yīng)用。未來，具有高靈敏度、多傳感能力/多功能、自供電和可持續(xù)性的先進(jìn)導(dǎo)電水凝膠基可穿戴溫度傳感器的開發(fā)將改變?nèi)祟惤】当O(jiān)測(cè)，并有望在醫(yī)療保?。ɡ缈纱┐鳒囟群蛻?yīng)變復(fù)合傳感器）、環(huán)境監(jiān)測(cè)（例如醫(yī)療器械涂層）、治療學(xué)（例如多功能給藥系統(tǒng)）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）中發(fā)揮重要作用。
