综述：基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器
2024-06-15 16:06:02   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

导电水凝胶由于其优越且可定制的特性，例如柔韧性、生物相容性和强导电性，作为各种可穿戴传感器的新兴候选材料，引起了人们的广泛关注。这些特性使其非常适合各种可穿戴传感器应用（例如生物物理传感器、生物电传感器和生物化学传感器），可以监测人体健康状况并进行及时干预。在这些应用中，基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器对于医疗保健和疾病监测尤为重要。

据麦姆斯咨询报道，近日，由广东以色列理工学院王燕副教授和澳门大学钟俊文助理教授领导的科研团队在Advanced Healthcare Materials期刊上发表了题为“A Review of Conductive Hydrogel-Based Wearable Temperature Sensors”的综述文章。这篇综述旨在全面概述基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器。首先，研究人员总结了基于不同类型的导电填料的水凝胶，强调了它们作为可穿戴温度传感器的最新发展和优势。接下来，讨论了基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器的传感特性，重点关注灵敏度、动态稳定性、可拉伸性和信号输出。然后，介绍了从体温检测、伤口温度检测到疾病监测的最新应用。最后，指出了该领域仍存在的挑战和前景。通过用潜在的解决方案来应对这些挑战，研究人员希望这篇综述能够为这一充满前景的领域的未来研究和创新提供一些启示。

综述概述：各种导电填料、传感特性以及其在基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器中的应用

I 导电材料

导电水凝胶被视为一种用途极为广泛的通用材料，已广泛应用于各种可穿戴传感器，可以有效地将不同外部物理刺激（如应变、温度）的信号转换为电信号输出。通常，导电水凝胶由选择性引入的导电填料嵌入交联的亲水性聚合物基体中组成。基于这种制造方法和配置，研究人员将基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器分为几类，包括导电聚合物基、碳基、金属基、离子基、混合导电填料基和其他（例如MXene和半导体）。在本综述中，研究人员重点关注了前五种主要材料。

用于可穿戴温度传感器的导电聚合物基导电水凝胶

用于可穿戴温度传感器的碳纳米材料基导电水凝胶

用于可穿戴温度传感器的金属基导电水凝胶

用于可穿戴温度传感器的离子基导电水凝胶

用于可穿戴温度传感器的混合导电基水凝胶

II 传感特性

材料成分会显著影响基于水凝胶的可穿戴温度传感器的整体性能。了解这些材料为评估其在实际应用中的有效性奠定了基础，尤其是在可穿戴传感器中。研究人员深入研究了这些材料用作可穿戴温度传感器时的传感性能。在本综述中，详细说明了这些材料的特性如何影响灵敏度、动态稳定性、拉伸性和信号输出等关键性能指标。

基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器的传感性能

基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器的信号输出

III 应用

在我们的日常生活中，温度与我们的生理活动和代谢过程密切相关。因此，具有优异传感性能（包括高温响应灵敏度、优异的动态稳定性和强大的可拉伸性）的导电水凝胶基可穿戴温度传感器对于我们日常使用中的精确温度监测至关重要。导电水凝胶作为可穿戴温度传感器具有柔韧性、生物相容性、电学性能等优点，实时精确温度监测有几个值得关注的应用场景。在本综述中，研究人员讨论并总结了基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器的几个代表性应用场景，包括体温监测、伤口温度监测和疾病监测。

基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器在体温检测中的应用

基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器在伤口温度检测中的应用

基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器在疾病监测中的应用

总而言之，导电水凝胶由于其优异的特性，例如高导电性、极好的柔韧性、生物相容性、优异的机械性能和可调谐性，是各种可穿戴传感器的理想材料。在温度传感应用中，导电水凝胶具有更大的发展潜力。因此，在这篇综述中，研究人员总结和讨论了基于导电水凝胶的可穿戴温度传感器的最新进展。尽管在这一领域已经取得了重大进展，但仍有一些挑战需要解决，包括确保无缝系统集成、长期稳定性、有效的自供电和成功的商业化。

尽管存在上述问题，但研究人员坚信导电水凝胶在温度传感方面具有前所未有的应用价值。作为一种具有“无限”潜力的材料，导电水凝胶目前吸引着来自世界各地不同研究领域的科学家，他们正在积极研究其基础科学，并促进其在人类生活各个方面的应用。未来，具有高灵敏度、多传感能力/多功能、自供电和可持续性的先进导电水凝胶基可穿戴温度传感器的开发将改变人类健康监测，并有望在医疗保健（例如可穿戴温度和应变复合传感器）、环境监测（例如医疗器械涂层）、治疗学（例如多功能给药系统）、增强现实（AR）/虚拟现实（VR）中发挥重要作用。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202401503

延伸阅读：

《可穿戴技术及市场-2023版》

《可穿戴传感器技术及市场-2022版》

《水凝胶技术及市场-2022版》

《即时诊断应用的生物传感器技术及市场-2022版》