受猫胡须启发，新型高灵敏可穿戴压力传感器诞生

图片来源：日本信州大学的朱春红博士

日本信州大学的研究团队受猫胡须的启发，成功开发出一种高灵敏度的下一代可穿戴压力传感器。相关研究成果已在线发表于《先进功能材料》杂志。

随着可穿戴电子传感器在健康监测、运动分析和人机交互等领域的快速发展，对能够检测细微机械刺激的柔性压力传感器需求日益增长。然而，当前的传感器存在灵敏度不足、耐久性差和稳定性欠佳等问题。

信州大学副教授 Chunhong Zhu 带领的研究团队，以猫胡须为灵感，利用长而高强度、高韧性且环保的大麻微纤维（HFs）作为纤维基质，通过原位聚合与聚苯胺结合，形成均匀导电涂层，增强了传感器的耐久性和界面粘附性。随后，将聚苯胺涂层的 HFs（PHFs）与海藻酸钠通过冷冻协同组装策略结合，构建出高度多孔且超轻的气凝胶结构（BFAs）。

在这种设计中，PHFs 模拟猫胡须捕捉和传递微弱机械干扰的功能，而多孔腔结构则模仿毛囊 - 窦复合体（FSCs）的窦腔，起到局部缓冲和信号放大的作用。当外部机械信号通过纤维传递时，多孔腔变形使 PHFs 弯曲，进而转化为可检测的电阻变化和输出信号。

实验显示，基于 BFA 的传感器在不同负载率下展现出出色的抗疲劳性和动态响应，灵敏度高达 6.01 kPa⁻1，响应时间仅为 255 毫秒。该传感器在人体生理监测方面表现优异，能够有效捕捉颈动脉脉搏信号并识别人体运动模式，还可实现手写识别和基于摩尔斯电码的信息传输。值得一提的是，质量约 0.048g 的 BFAs 在承受 500g 重量超过 10 秒后，几乎能完全恢复原状，展现出超高的抗压能力和卓越的形状恢复性。

此外，研究团队成功将该传感器应用于体育监测，精确捕捉了不同羽毛球发球技术中的信号变化。这种传感器可集成到可穿戴配件或球拍握把中，通过测量压力变化为运动员表现优化和运动评估提供有价值的数据。Chunhong Zhu 副教授表示，该研究为开发可穿戴压力传感器提供了绿色、可扩展的解决方案，避免了高能耗的碳化过程和复杂加工。

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