功率放大器應用領域分享：如何用靜電紡絲技術構建傳感器
傳感器在醫學、臨床診斷和環境監測等領域得到廣泛應用。靜電紡納米纖維具有高表面積與體積比，可用于開發具有更高負載能力、更好靈敏度和更快響應時間的傳感器。Aigtek安泰電子整理了近期關于靜電紡構建傳感器的最新研究進展，供大家了解學習。
1、韓國工業技術研究院Jun-YoungLee等人Adv.Mater.：靜電紡3D堆疊納米纖維用作有害氣體傳感器
離子對染料通過靜電紡絲嵌入三維(3D)堆疊納米纖維中，并用作有害氣體（例如甲醛）傳感器，理論檢測限低于ppm（0.15ppm）。
由于染料的多種顏色變化，由陣列生成的顏色圖非常簡單，但足夠準確以區分不同的官能團（如胺、醛和羧酸）以及碳鏈長度。
主成分分析(PCA)表明，根據傳感陣列的顏色變化，可以很好地對揮發性有機化合物(VOCs)進行分類。
3D堆疊納米纖維可用于光電過濾系統，該系統自動檢查環境中的甲醛，并確認氣體過濾器濾芯有效去除的甲醛。
DOI:10.1002/adma.202203671
2、東華大學覃小紅教授和王黎明教授Chem.Eng.J.：一種連續制備可拉伸、可集成熱電納米纖維紗線的新方法
提出了一種將凝固浴靜電紡絲和自組裝策略相結合的先進制備方法，以高效、連續地制備具有高拉伸性能(~350%)和高縫合性的CNT/PEDOT:PSS熱電納米纖維紗線。
熱電納米纖維紗線的塞貝克系數達到了44μVK1，拉伸性能達到了約350%。經加捻、彎曲及1200次彎曲后，紗線具有良好的機械穩定性，熱電性能穩定。
基于熱電效應和紗線的可縫合性，將其集成到手套和口罩中，可用于自供電模式下的冷熱源識別和人體呼吸監測。
由紗線組成的自供電應變傳感器可以顯示不同應變下相應的溫度電壓變化，可用于優化籃球運動員的命中率。
DOI:10.1016/j.cej.2022.137937
3、日本早稻田大學NaoyaTakeda等人Biosens.Bioelectron.：親水性聚合物酶包埋電紡纖維傳感器用于氣相熒光乙醇氣體成像
本研究提出了一種酶基熒光靜電紡絲纖維傳感器(eFES)網格作為干燥形式的氣相生物傳感器。
用乙醇脫氫酶和氧化煙酰胺腺嘌呤二核苷酸對聚乙烯醇進行一步靜電紡絲，制備了以乙醇為目標的eFES網格。
嵌入在eFES網中的酶在不經過預處理的干燥狀態下工作。底物特異性也得到了保持，傳感器對乙醇的反應良好，具有足夠的動態范圍。eFES網格中pH值和輔酶量的調整也會影響酶活性。
eFES網狀干式生物傳感器性能優異，制作簡單，易于商業化，為氣相生物傳感器開辟了新的發展方向。
DOI:10.1016/j.bios.2022.114453
4、西南大學代方銀/李智Chem.Eng.J.：氣液界面生長層狀聚苯胺的透氣納米網格壓力傳感器
該研究報道一種新型的氣液界面聚合方法，利用苯胺單體的揮發特性，在浸泡過引發劑和摻雜劑的靜電紡絲纖維上原位生長導電殼層PANI。
通過這種界面聚合法制備的導電殼層與絕緣纖維芯層之間結合緊密，纖維膜電阻穩定，界面生長能極好地維持靜電紡絲膜的多孔結構，使薄膜透氣性優異。
將該核殼纖維膜組裝成柔性壓力傳感器，與傳統液相聚合法制備的傳感器相比，該方法制備的傳感器具有較高的靈敏度(10.62kPa-1)、快速的響應時間(60ms)和靈敏的檢測下限(5.1Pa)。
該傳感器可用于實現實時、無創的人體健康評估，輔助呼吸道疾病的檢測和臨床診斷，還能借助氣壓輔助分子生物學檢測，在家庭醫療和即時護理中具有很大的應用價值。
DOI:10.1016/j.cej.2022.136717
5、東華大學覃小紅教授和王黎明教授CarbonEnergy：用于人體能量收集和傳感的高度可拉伸、耐用和透氣的熱電織物
提出了將靜電紡絲與噴涂技術相結合的先進制備方法，制備出透氣性高、拉伸性能接近純PU納米纖維織物(~250%)的碳納米管/聚乙烯吡咯烷酮/聚氨酯(PU)復合熱電織物。
PVP不僅可以提高碳納米管的分散性，還可以作為碳納米管與彈性聚氨酯骨架之間的界面粘結劑。因此，即使彎曲1000次，電導率和塞貝克系數都保持不變。
還成功研制了用于手指溫度與語言相互轉換和檢測關節運動的自供電傳感器，以優化運動員的運動狀態。
這項研究為可拉伸熱電織物在發電、健康監測和人機交互等智能可穿戴領域的應用提供了重要的指導作用。
DOI:10.1002/cey2.186
6、電子科技大學張曉升Adv.FiberMater.：基于絲素蛋白的可穿戴全纖維智能服裝多功能傳感器
本研究提出了一種基于生物相容性材料(即絲素蛋白)的可穿戴全纖維多功能傳感器(AFMS)。設計了一個簡單的兩層結構絲素纖維膜和一個叉指型銀納米線(AgNWs)電極，在AFMS中絲素蛋白同時作為支撐組件和功能傳感組件。
介紹了靜電紡絲和噴涂技術對絲素纖維薄膜和AgNWs電極的加工。全纖維結構使AFMS具有超高的柔韌性和良好的透氣性，絲素使AFMS具有優良的生物相容性。
得益于絲素蛋白的全纖維結構和對環境敏感的介電特性，AFMS具有多重傳感特性，包括壓力傳感、溫度傳感和濕度傳感。壓力傳感的靈敏度高達2.27pF/kPa(7.5%/kPa)，在低壓范圍內分辨率高達~26Pa。
AFMS具有優異的機械可靠性和傳感穩定性。此外，AFMS還成功應用于呼吸監測智能口罩和手指關節彎曲角度識別智能手套。
DOI:10.1007/s42765-022-00150-x
7、澳門大學陳美婉Chem.Eng.J.：用于無創診斷慢性腎臟病和幽門螺桿菌感染的超靈敏熒光呼吸氨傳感器
本研究通過增加識別位點的數量和提高傳感器分子中固態熒光的亮度來提高熒光傳感器的靈敏度。合成了三種具有D-π-A-π-D共軛體系的姜黃素(CUR)衍生物BFCUR、MBFCUR和MBFCURM。
與其他兩種控制分子MBFCUR和MBFCURM相比，BFCUR的一端或兩端的酚基被甲基保護，BFCUR具有兩個響應位點，因此暴露于氨后發生了兩個分子內電荷轉移（ICT）相互作用，提示靈敏度提高。
將BFCUR負載到具有高比表面積的電紡納米纖維(ENF)中，進一步提高了檢測靈敏度。負載BFCUR的ENFs傳感器對氨表現出22ppb的超低LOD。
BFCUR-ENF成功應用于健康志愿者、慢性腎臟疾病患者和幽門螺桿菌感染患者的呼氣氨檢測，顯示出巨大的應用潛力。
DOI:10.1016/j.cej.2022.135979
8、鄭州大學代坤教授NanoEnergy：通過水輔助靜電紡絲的分層納米纖維墊用于自供電超靈敏振動傳感器
報告了一種簡單和可控的水輔助靜電紡絲方法來制造自供電傳感器應用的分級結構墊(HMMs)。
靜電紡絲納米纖維在馬蘭戈尼流的驅動下，在靜水面上不斷向現有納米纖維網的中心移動，推動網收縮，從而形成向底部不斷生長的網墊。
通過改變靜電紡絲工藝參數，成功地調控了HMM的成形和生長，設計了一種干燥工藝，實現了表面圖形化。所制備的HMM具有良好的力學性能和較高的粗糙度。
研制的自供電超靈敏振動傳感器(SUVS)實現了對不同動脈脈搏波的精確檢測，實現了對吉他不同琴弦記錄的振動譜的識別。
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107149
9、韓國科學技術高級研究院Il-DooKim教授Adv.Funct.Mater.：多孔納米纖維膜用于高靈敏度熱致變色傳感器
開發了一種通用且低成本的合成平臺，利用靜電紡絲技術制備基于納米纖維
(NF)
的熱致變色傳感器，以提高靈敏度、準確性和與可穿戴設備的高度兼容性。
與致密薄膜型傳感器在31.6–42.7°C下相比，基于靜電紡絲制備的多孔傳感器膜的熱致變色靈敏度(ΔRGB)提高了2到5倍。
染料在整個多孔NF結構中的均勻分布（≈95.7%），其表現出優異的透光率，比薄膜型傳感器高10-30倍。
通過將NFs薄膜定制成口罩、貼片和手環的形式，進一步展示了基于NF的熱變色傳感器作為可穿戴設備的潛力。
DOI:10.1002/adfm.202200463
帶寬：（-3dB）DC~5kHz
電壓：6kVp-p（±3kVp）
電流：30mAp
功率：90Wp
壓擺率：≥67V/μs
可程控
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