热塑性聚氨酯熔融吹制非织造柔性传感器，具备应变-湿度双重响应功能

《ACS Applied Polymer Materials》：Thermoplastic Polyurethane Melt-Blown Nonwoven Flexible Sensor with Strain-Humidity Dual Response

本工作开发了一种TA修饰石墨烯纳米片/TPU熔喷非织造布柔性传感器，具备优异的应变和湿度双重响应特性，灵敏度高达12901.98，监测范围达260%，响应时间344ms，耐久性超1000次循环，可应用于人体运动、表情识别及环境湿度检测，为多功能柔性传感器提供 scalable 和 cost-effective 解决方案。

　　

柔性传感器是柔性电子产品的关键组成部分，其重要性日益凸显。在单个柔性传感器中实现高灵敏度、多功能传感能力和优异的机械性能的集成仍然是一个重大挑战。本文报道了一种经过单宁酸（TA）改性的石墨烯纳米片（GNs）与热塑性聚氨酯（TPU）熔融吹制非织造布（TA/GN@TPU MB）结合而成的柔性传感器，该传感器具有出色的应变和湿度双重响应特性，能够满足复杂动态环境监测的多功能需求。TPU MB作为一种理想的基底材料，具有较大的比表面积、简单的制备工艺以及良好的透气性。首先，通过简单的超声辅助沉积方法将GNs固定在TPU MB的表面上，得到GN@TPU MB；随后通过浸泡改性的方式，使用不同浓度的TA对GN@TPU MB进行修饰，以实现湿度响应功能。当GN和TA的浓度分别为20 mg/mL和3 wt%时，所得到的TA₃/GN₂₀@TPU MB传感器表现出优异的性能：高灵敏度（量程系数为12901.98）、宽有效监测范围（高达260%）、快速响应时间（344 ms）以及出色的耐用性（超过1000次循环）。这种TA₃/GN₂₀@TPU MB柔性传感器在实际应用中能够实时监测大规模的人体动作（如手指、手腕和膝盖的弯曲）以及微妙的面部表情变化（微笑和皱眉），同时还能识别多种英语单词的发音，并检测13–95%范围内的环境湿度。本研究提出了一种基于TPU MB的可扩展且经济高效的策略，用于开发多功能柔性传感器。