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二维材料Fronrier
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近年来，材料生产、器件制造和柔性电子等方面取得的可喜进展给人们医疗监控和医疗诊断的可穿戴电子产品带来了巨大繁荣。特别是二维材料的出现，凭借重量轻、拉伸性能好、优良的生物相容性和高性能被广泛用于这些潜在领域。因此，用于各种人体信号检测的二维材料基可穿戴电子器件的研究和开发已迫在眉睫。
成果简介
近日，清华大学的任天令教授在国际顶级期刊Small发表了题目为“Wearable Electronics Based on 2D Materials for Human Physiological Information Detection”的论文。对用于可穿戴电子设备的石墨烯基材料、过渡金属双卤化物基材料和过渡金属碳氮化物基材料进行了讨论。人类的生理信息分为两大类，即人的物理和化学信号。体温监测、心电图、对肢体动作的细微信号为物理信号，体液、呼吸气体和唾液检测为化学信号。在综述中用这些具体应用的典型例子突出了近年来的进展和发展方向。简要展望了可穿戴医疗技术商业化的发展前景。
图 1 二维材料基可穿戴电子器件。
图 2 用于可穿戴电子器件典型二维材料晶型。
图 3 柔性的rGO基透明晶体管。
图 4 石墨烯基电极阵列结构图。
表 1 二维材料力学传感器的关键参数。
图 5 受人类皮肤表皮启发设计的面对面互锁式rGO压力传感器。
图 6 基于聚酯纤维涂覆rGO的聚氨酯芯纤维的应变传感器。
图 7 鱼鳞状应变传感器。
图 8 压阻式传感器的工作原理。
图 9石墨烯晶体管的工作机理。
图 10两面神结构石墨烯基压力传感器的原理图。
图 11带有压力传感器和温度传感器的柔性电子皮肤的原理图。
图 12基于自组装石墨烯的离子传感器阵列示意图。。
图 13 用于呼吸湿度监测的柔性生物传感器。
图 14 用于牙釉质细菌检测的石墨烯/丝基无线生物传感器原理图。
结 论
虽然人体生理信号已经在很多工作中检测出来，但是从实验室到商业产品还有很长的路要走。首先，采用柔性电路板、体积小、轻量化、低功耗的信号处理单元需要与电子工程紧密合作来推动。二是大规模制造技术的发展对降低成本至关重要。最后，各种人体信号的可穿戴检测设备应由相应的医疗机构专家进行评估。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202070083
信息来源：MXene学术
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