我司生命科学与健康工程学院杨丽研究员课题组在柔性传感器件、疾病诊断与生理信息监测领域连续取得重要研究进展，实现了生物医学工程、机械工程、工业设计、电子信息的多学科交叉融合。

采用激光直写技术，实现了激光诱导石墨烯（LIG）/氧化钒（VO_X）纳米复合材料的原位制备，并同步构筑高性能气体—温度双参数柔性传感器。引入柔性高分子半透膜，提出了气体—温度双参数解耦策略。采用PDMS软膜对传感器进行封装，封装的传感器可以阻止气体分子的渗透，从而只对温度变化响应；未封装的传感器基于自加热的方式消除了温度变化的影响，可准确检测NO₂气体。进一步集成微型数电采集模块、无线传输模块以及智能APP，实现了土壤环境氮流失和土壤温度的远程实时监测。该项研究将在智慧农业和人类健康监测的应用中发挥巨大潜力，该成果以“Vanadium oxide-doped laser-induced graphene multi-parameter sensor to decouple soil nitrogen loss and temperature”为题发表在《Advanced Materials》上。（DOI:10.1002/adma.202210322）。

相关论文截图

VO_X/LIG多参数传感器用于农业多参数检测

制约柔性传感器应用的难题之一是其抗机械损伤能力差，易受到外部摩擦、扭转、撕裂等问题，导致无法工作。针对此问题，团队提出了一种基于自修复吸湿性随机超支化聚合物（HRHP）和可印刷固液双相镓铟合金（bGaIn）的自愈合、可重组、热切换、变模量多功能电子平台，解决了柔性器件可靠性差，难以长期应用的问题。HRHP为电子器件提供了优异的自愈合性能和独特的变刚度，变粘附力特性，bGaIn实现了高延展性(>900%)、高电导率(3.40 × 10⁴ S cm⁻¹）、可批量印刷的柔性液态金属电路的制备。柔性多功能电子器件可以像电子纹身一样在皮肤上共形贴附，进行无创、连续、舒适的健康监测。此外，HRHP的自愈合与粘附性能可以轻松实现二维平面组件在三维复杂曲面上的重构。该工作为柔性变形设备、智能机器人、假肢和物联网以及不规则表面上的人机界面提供了新的方法。该成果以“Self-Healing, Reconfigurable, Thermal-Switching, Transformative Electronics for Health Monitoring”为题发表在《Advanced Materials》上。（DOI:10.1002/adma.202207742）。

相关论文截图

自愈合，热转换，用于健康监测的可变形电子平台

柔性传感器面临的另一个重要难题是制备成本高，工艺复杂，设备昂贵，不可降解等问题，针对此问题团队在行业中首次提出经过饱和NaCl溶液处理的铅笔-纸基高灵敏湿度传感器。利用纸本身的多孔吸湿性，高导电性手绘叉指电极，以及NaCl溶液对离子导电率的提升，实现了高响应量和高灵敏度。研究成果主要描述了传感器在人体健康监测方面的三种应用：口、鼻呼吸监测，面部湿度监测和不同活动状态下的出汗情况监测。不仅如此，这种传感器阵列还可以与尿布集成，形成智能尿布，提醒提早更换尿布。工作提出的设计和制造策略在可穿戴领域具有较大的商业应用畅想空间。该成果作为封面文章，以“Pencil-on-Paper Humidity Sensor Treated with NaCl Solution for Health Monitoring and Skin Characterization”为题发表在《Nano Letters》上。（DOI:10.1021/acs.nanolett.2c04384）。

期刊封面

用于健康监测的铅笔-纸基高性能湿度传感器

上述三项研究得到国家自然科学基金委、中国博士后基金、williamhill中文欢迎您重点研发计划、天津市自然科学基金的支持。杨丽研究员团队在人工嗅觉、激光直写石墨烯技术、多模态传感、柔性电子器件、基于呼出气检测的医学诊断技术等领域积累了大量的研究经验和研究基础，近两年在Advanced Materials，Journal of Materials Chemistry A，ACS Applied Materials & Interfaces，Microsystems & Nanoengineering，Chemical Engineering Journal，Nano Energy等期刊发表多篇高水平论文，其中一篇入选ESI高被引论文。

文图/  张晓晨 审核/ 张轶