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基于水凝胶薄膜的超灵敏、可拉伸和快速响应温度传感器( Ultrasensitive, Stretchable, and Fast-Response Temperature Sensors Based on Hydrogel Films for Wearable Applications )
Zixuan Wu Haojun Ding Kai Tao Yaoming Wei Jin Wu
导电水凝胶可用于与皮肤集成的可穿戴电子设备，但现有的基于水凝胶的温度传感器的本体结构限制了佩戴舒适性、响应/恢复速度和灵敏度。本文设计了一种基于新型薄膜夹层结构(TFSS)的可拉伸透明温度传感器,该传感器具有前所未有的热灵敏度(24.54%/°C)、快速响应时间(0.19s)和恢复时间(0.08s)、宽检测范围(-28-95.3°C)、高分辨率(0.8°C)和高稳定性。水凝胶层（12.15微米）被两层薄弹性体包封,阻止了水的蒸发,增强了热传递,提高了水凝胶的稳定性,加快了响应/恢复速度。水凝胶中加入的可水化的溴化锂（LiBr）进一步提高了不干燥和防冻的能力，使其能够在极端干旱的环境中避免脱水，并在零下温度（冰点低于-120°C)下冻结。对比研究发现，在室温以上，电容模式下TFSS传感器所显示的热灵敏度比常规电导/电阻模式下高出数倍。重要的是，基于水平平板电容模型，提出了一种新的机制，通过考虑TFS的介电常数和几何变化来理解高灵敏度。薄型TFSS、可拉伸性和透明性使传感器能够保形舒适地贴附在人体皮肤上，实时可靠地监测人体各种运动、物理状态、皮肤温度等，不影响外观。
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