南京邮电大学赵强教授团队:柔性传感器健康管理新突破
南京邮电大学赵强教授团队:柔性传感器健康管理新突破
2024年12月,南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室黄维院士、赵强教授团队在国际知名期刊《Matter》上发表了一项重要研究成果。该研究提出了一种创新的S原子桥接策略,成功制备出大尺寸、褶皱且抗氧化的Ti3C2/Na2S(TS)传感材料,构建了超灵敏、高稳定的柔性压阻传感器,实现了对睡眠呼吸暂停综合症(SAS)的精准监测。
这一突破不仅展示了柔性传感器在健康管理领域的巨大潜力,也标志着我国在植入式柔性传感器(IFSs)研究中达到了世界领先水平。
柔性传感器:健康管理的新利器
柔性传感器是一种利用柔性材料在外力作用下产生的形变和机械响应特性的新型传感器。其基本结构由柔性材料、导电材料和传感电路组成。当外部作用力作用于柔性材料时,会导致导电材料电阻发生变化,从而产生电信号输出。这种电信号通过传感电路进行采集和处理,最终转化为数值或控制信号。
柔性传感器具有轻质、灵活、低成本等优点,广泛应用于机器人、智能医疗、人机交互等领域。在医疗健康领域,柔性传感器可用于体内医疗检测、便携式医疗设备等,利用其灵活性及高度可定制化的特性,实现对人体信息的测量、监测与记录。
突破性进展:从睡眠监测到脑磁测量
南京邮电大学赵强教授团队的研究成果,正是基于柔性传感器的这些优势。研究团队通过S原子桥接策略,成功解决了Ti3C2纳米材料结构压缩性差和易氧化的问题。这种新型传感材料不仅灵敏度提升了5倍,检测限达到超低的0.2Pa,而且抗氧化时间延长至105天。
基于这种高性能传感材料,研究团队开发出无线呼吸监测系统,能够准确检测四种呼吸状态(正常呼吸、呼吸暂停、快速呼吸和深呼吸),并及时触发异常呼吸警报。与传统多导睡眠监测(PSG)相比,这种柔性传感器系统具有无线传输和便携性的优势,为SAS的诊断提供了更便捷、准确的解决方案。
与此同时,日本研究团队在柔性传感器领域也取得了重要进展。东京工业大学等机构的研究团队利用金刚石量子传感器,实现了9.4pT/√Hz的全球最高灵敏度低频磁场测量。这种传感器即使在强磁场中也能在常温下进行高灵敏度测量,有望应用于脑磁测量,为脑机接口技术的发展开辟了新的可能性。
未来展望:健康管理的智能化革命
柔性传感器在健康管理领域的突破,预示着一场智能化革命即将到来。随着技术的不断进步,柔性传感器将朝着更高灵敏度、更多功能集成的方向发展,进一步推动新材料与制造工艺的应用,提升性能与可靠性。
可以预见,在不久的将来,柔性传感器将广泛应用于各类健康管理场景。从日常健康监测到疾病诊断,从运动康复到脑机接口,柔性传感器将以其独特的优势,为人类健康事业带来革命性的变化。而南京邮电大学赵强教授团队的这项研究成果,无疑为这场革命注入了新的动力。