1. 痛點問題
貼合皮膚器件在醫療保健、行為監測、個人防護、自供電和人機互動等方面顯示出巨大的應用潛力。為了實現貼合皮膚器件的舒適性,并減少感覺干擾與觸覺損失,研究人員利用靜電紡絲技術制備超薄、超輕、透氣的功能膜。然而,受限于靜電紡絲的隨機沉積方式,目前的無感式功能膜表面平坦,具有較差的光、熱、力、電性能,導致器件性能較差。因此,開發新型微結構材料,提高無感型器件的性能表現成為相關領域科學家所面臨的重大挑戰。
2. 解決方案
南京大學研究團隊研制出一種電紡自組裝微金字塔陣列膜,該膜具有超薄、超輕、透氣的結構及良好的光、熱、力、電性能,賦予舒適型貼合皮膚器件在日間輻射制冷、壓力傳感和生物能收集等領域優良的性能表現。
3. 競爭優勢分析
1) 基于EMPA的輻射冷卻織物(薄至47μm)具有高可見近紅外反射率(97.9%)和MIR發射率(76.3%),在1 kW m-2的太陽強度下將溫度降低約4°C,提供長期舒適性。
2) 所研制的壓容-摩擦電復合傳感器兼具高靈敏度和快響應時間,能夠在監測自然手指操作期間對超弱指尖脈沖進行急性檢測,從而同時分析健康狀況和操作細節。
3) EMPA生物機械能收集器的能量轉化效率達到42%,有助于可靠的生物力學能量收集。
得益于上述性能優勢,EMPA器件適用于對電子競技運動員、司機等人員進行長期的健康、情緒及壓力監測,自供電動作監測及個人熱輻射防護而不影響相關工作人員的正常操作,位于指尖的傳感器可以在動作操作壓力檢測的同時獲得人員的脈搏信息。
該技術為開發具有卓越性能和無感性的下一代貼合皮膚器件提供了一種通用且可升級的策略,滿足了貼合皮膚器件在諸多場景中嚴苛的應用需求。
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