面向语音识别与醉驾检测的声驱动自供能乙醇传感器

本文报道了一种基于电纺PVDF/TiO2纳米纤维的多功能主动智能织物（MAST），集声学识别与乙醇检测于一体。该器件利用PVDF的压电效应实现高灵敏度声学感知（60-97 dB，1 Hz分辨率），通过TiO2壳层实现乙醇特异性检测，并创新性地将呼气乙醇浓度自主编码为声纹信号。结合MFCC与DTW算法，成功构建了可同步识别说话人身份与醉酒状态的智能车载系统（MIVS），为新一代可穿戴智能纺织品提供了新范式。

　　

Section snippets

Solution configuration

MAST所涉及材料主要包括二氧化钛（TiO₂）、聚偏氟乙烯（PVDF）、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等，均为分析纯试剂，购自成都科隆化学试剂厂。MAST通过电纺PVDF与静电喷涂TiO₂相结合的方式制备。称取0.1 g二氧化钛（TiO₂）纳米颗粒与10 ml去离子水作为溶剂，随后称取2 g聚偏氟乙烯（PVDF）和6 ml N,N-二甲基甲酰胺（DMF）——

Results and Discussions

图1a阐述了由聚偏氟乙烯（PVDF）纤维框架与二氧化钛（TiO₂）壳层构成的多功能主动智能纺织品（MAST）的设计与合成过程。纤维状PVDF核心框架因其多孔透气的结构、大比表面积和丰富活性位点，利于声能采集与呼气气体吸附。而TiO₂纳米颗粒的修饰实现了特定气体信息的自主编码——

Conclusions

本研究提出了一种基于电纺PVDF/TiO₂纳米纤维的多功能主动智能纺织品（MAST），能够同步实现声学识别与乙醇检测。MAST利用PVDF核心支架的压电响应实现高灵敏度声压检测（60-97 dB），达到低至1 Hz的优异频率分辨率。此外，TiO₂纳米颗粒壳层提供高选择性乙醇传感，可精确区分——

Supporting Information

MAST示意图；电纺纤维X射线衍射图谱；电纺纤维傅里叶变换红外光谱；吞咽电压响应；声学测试系统图；MAST对60–93 dB声强范围的灵敏度；MAST在430和431 Hz的输出；传感器输出随乙醇浓度变化机制；不同乙醇浓度下传感器电阻；JW01二氧化碳传感器（JW01-CO2-V2.2）参数；传感器对50 ppm乙醇的输出电压——