《Sensors and Actuators A: Physical》：High-stability and skin-conformable temperature sensors based on all-solution-processed SnO?@Ag core-shell nanowires
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•超稳定、透明、贴肤型SnO?@Ag纳米线温度传感器。•传感器具有工作范围（30–130°C）和高灵敏度（TCR=0.31%°C?1）。•在化学腐蚀、300次热循环和3000次弯曲下具有优异的稳定性。•传感器具有快速响应（1.5 秒）和恢复（1.2 秒）。•应用于监测人体
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超稳定、透明、贴肤型SnO?@Ag纳米线温度传感器。
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传感器具有工作范围（30–130°C）和高灵敏度（TCR=0.31%°C?1）。
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在化学腐蚀、300次热循环和3000次弯曲下具有优异的稳定性。
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传感器具有快速响应（1.5 秒）和恢复（1.2 秒）。
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应用于监测人体皮肤温度和呼吸状态。
引言
温度传感器作为监测和控制温度的核心器件，广泛应用于工业设备、医疗诊断和环境监测中 [1]、[2]、[3]。随着物联网（IoT）和可穿戴技术的快速发展，传统刚性温度传感器，如热电偶和热敏电阻 [4]、[5]，在新兴应用领域面临重大挑战，包括柔性电子皮肤。具体而言，它们无法贴合复杂表面变形，往往导致机械应力集中，严重限制了人机接口的自然交互和佩戴舒适度。此外，现代可穿戴电子设备越来越被期望具备超薄、贴肤和透明特性，以提升用户便利性和美观度 [6]、[7]、[8]。为了满足这些需求，温度传感器的设计目标已从单一功能运行转向超薄、轻量化和高透明度的集成特性。这些不断演变的需求进一步推动了共形电子学的发展 [9]、[10]。
为了制造高性能柔性温度传感器，研究人员探索了石墨烯 [11]、[12]、[13]、[14]、碳纳米管 [15]、[16]、[17]、[18] 和金属薄膜 [19]、[20]、[21] 等先进材料。在这些温度敏感材料中，碳基材料因其优异的机械柔性和电导率而受到极大关注。例如，据报道，一种基于银纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管（Ag-MWCNTs）的电阻温度传感器，在25–80°C范围内表现出 ?0.45% °C?1 的高TCR [18]。Liu等人基于PET基底制造了柔性还原氧化石墨烯（rGO）温度传感器，实现了1.2 秒的快速响应时间 [22]。尽管碳基柔性温度传感器表现出优异的灵敏度和快速响应，但它们在电子皮肤应用所需的反复变形下面临界面剥离和性能退化的关键挑战。此外，基于金属和类金属材料的柔性温度传感器也引起了越来越多的研究兴趣 [23]、[24]。据报道，一种基于Au/Gr的柔性传感器具有0–45°C的温度范围和0.22% °C?1的TCR [24]。金纳米颗粒也被用于构建多功能可穿戴设备 [8]。尽管这些传感器弯曲刚度较低，但它们往往面临光学透过率和电导率之间的根本性权衡。此外，复杂的制造过程和高生产成本严重限制了其广泛应用。
自由纳米薄膜（NMs）凭借其超轻重量、超薄厚度、高透明度和优异的贴合性，成为可穿戴共形电子的有前景平台 [25]、[26]、[27]。在各种纳米材料中，金属纳米线，特别是银纳米线（Ag NWs），由于其纳米级直径和高纵横比，表现出优异的机械和电学性能 [28]、[29]、[30]。Ag NWs还受益于成熟的合成技术，包括溶液法、模板辅助生长和电化学沉积。这些方法实现了低成本制造和可扩展生产，使Ag NWs成为透明柔性温度传感器的有前景候选材料。例如，Yu等人成功制造了基于Ag NWs的透明导电薄膜用于温度传感应用 [31]、[32]。然而，由其纳米级尺寸产生的大比表面积使Ag NWs在环境条件下极易受到氧化和腐蚀的影响 [33]。因此，在循环变形期间提高Ag NWs的化学稳定性和机械耐久性仍然是一个关键挑战。
人们已经付出了巨大努力来提高Ag NWs的稳定性。例如，通过将Ag NWs网络嵌入PEDOT:PSS薄膜中来填充网络内的空隙，可以制造出具有低表面粗糙度和高电导率的复合电极 [34]。然而，即使有聚合物保护，Ag NWs在恶劣环境条件下仍然容易受到氧化降解。或者，在Ag NWs表面受控沉积由异质材料组成的涂层已成为一种广泛采用的策略。金属氧化物涂层，包括ZnO [35]、Al?O? [36]、NiO [37]、TiO? [38] 和In?O? [39]，已通过常规物理气相沉积技术沉积在Ag NWs表面。然而，这些方法通常涉及复杂程序、较长的处理时间和高制造成本。此外，金属涂层，如Au [40]、Ni [41]、[42]、Sn [43] 和Pb [44]，已通过电镀或化学镀沉积在Ag NWs表面以提高环境稳定性。然而，这些金属层不可避免地降低了Ag NWs网络的光学透明度。因此，在高透明度、长期稳定性和低成本制造之间实现平衡仍然是一个主要挑战。
SnO?具有优异的化学稳定性和溶液加工性，使其成为Ag NWs的有前景保护壳。所形成的SnO?@Ag核壳结构结合了Ag NWs的高导电性和SnO?的增强环境稳定性。在此，我们提出了一种简便策略，用于制造超稳定、超薄、贴肤型温度传感器，具有高光学透明度（550 nm处为89.5%）和优异的柔性。该传感器通过将核壳结构SnO?@Ag NWs传感网络嵌入PVDF薄膜表面，采用倒置层处理策略而无需高温退火来构建。所得SnO?@Ag NWs/PVDF柔性温度传感器表现出从30到130°C的宽线性传感范围和高0.31% °C?1的TCR。此外，TCR在30到80°C之间的300次加热-冷却循环后保持不变。更重要的是，在弯曲半径为2 毫米的条件下经过3000次弯曲-展平循环后，电阻变化保持在1%以内，表现出优异的弯曲疲劳抗性。此外，该传感器在各种环境条件下（包括高温高湿、盐暴露和强氧化环境）表现出卓越的热稳定性和化学稳定性。其性能超越了传统Ag NWs/PVDF温度传感器。值得注意的是，SnO?@Ag NWs/PVDF柔性温度传感器可以舒适地附着在人体皮肤上，有效捕获热信号，如体温和呼吸模式。这些结果进一步证明了其在可穿戴电子设备中的应用潜力。
章节摘要
材料
聚乙烯吡咯烷酮（PVP，99%）购自中国上海阿拉丁生物科技股份有限公司。乙二醇（(CH?OH)?，≥99%）、氯化钠（NaCl，≥99.5%）和九水硫化钠（Na?S·9H?O，≥99%）购自天津大茂化学试剂厂。硝酸银（AgNO?，99.99%）购自中国天津风川化学试剂技术有限公司。氟化锡（SnF?，98%）购自中国苏州富莱兹测试技术有限公司。
结果与讨论
SnO?@Ag NWs复合材料通过全溶液工艺制造，遵循我们先前工作中描述的方法 [31]。图1a示意性地展示了基于SnO?@Ag NWs传感器的制造过程。首先，通过溶液旋涂将随机SnO?@Ag NWs网络沉积在玻璃基底上。随后，将PVDF前驱体溶液旋涂在SnO?@Ag NWs网络上。PVDF溶液容易渗透纳米线之间的间隙
结论
总之，本工作提出了一种高稳定性、超薄且柔性的SnO?@Ag NWs/PVDF温度传感器，其中SnO?包覆的银纳米线网络嵌入透明PVDF基质中。所制造的传感器表现出优异的柔性和温度传感性能，具有从30到130°C的宽线性工作范围。通过30到80°C之间的300次加热-冷却循环证明了传感器的热稳定性，在此期间温度响应保持高度
CRediT作者贡献声明
王明阳：撰写—初稿、方法学、调查。 常博坤：方法学、调查、概念化。 高浩杰：方法学、调查。 余世辉：撰写—审阅与编辑、资金获取。 王璐璐：撰写—审阅与编辑、验证、监督。 王慧：可视化、正式分析、数据整理。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本工作由中国国家自然科学基金（批准号52175525）和河南省科技计划项目（批准号262102220091，252102210250）资助。
王璐璐 是洛阳理工学院电子信息工程学院的讲师。她于2023年获得中国华中科技大学精密测量物理学博士学位。她的研究专注于透明电极和柔性压力传感器。
王璐璐|王慧|王明阳|常博坤|高浩杰|余世辉
