DOI: 10.1021/acsami.2c20464

近期，柔性应变传感器因其在人体运动检测、健康监测、人机界面等方面的应用前景而备受关注。然而，传统的单轴应变传感器只能检测单一方向的应变。在此，通过简便静电纺丝醋酸纤维素、脱乙酰化和吡咯的原位聚合，基于导电高度定向纤维素复合纳米纤维制备了一种各向异性柔性应变传感器，以检测复杂的多维应变。得益于导电复合纳米纤维的独特有序结构，所获得的应变传感器显示出非凡的各向异性传感性能，对于垂直和平行于纳米纤维取向施加的张力，其灵敏度分别为0.73和0.01。由于纤维素纳米纤维和聚吡咯之间的强氢键，传感器还表现出优异的耐久性（2000次循环）。此外，柔性应变传感器在运动检测方面显示出很好的应用前景，这一点在检测人体各种关节运动时得到了证明。

图1.（a）定向CNFs的制备过程，（b）吡咯在CNFs表面的原位聚合和封装过程，以及（c）CNFs和PPy之间的氢键示意图。

图2.（a-f）CANFs、CNFs和PCNF-3的照片和SEM图像。（g-i）PCNF-3的EDS图谱。

图3.PCNF-3的机械性能。（a）PCNFs在不同方向上的图解。（b）PCNF-3的应力-应变曲线：纵向（红色）、横向（蓝色）和随机排列（黄色）。相应的（c）拉伸强度和应变断裂以及（d）杨氏模量和韧性。

图4.（a）CANFs、CNFs和PCNF-3的FTIR光谱、（b）XRD图谱、（c）TGA曲线和（d）水接触角。

图5.（a-c）不同拉伸应变下PCNF-3（T）、PCNF-3（L）和RCNF-3的相对电流变化。（d）PCNF-3（T）、PCNF-3（L）和RCNF-3的敏感性。（e）PCNF-3（T）在拉伸和释放循环下的耐久性。

图6.各向异性柔性应变传感器的传感机制，其（a）纳米纤维垂直于加载方向，（b）纳米纤维平行于加载方向。（c）应变传感器的等效电路图。

图7.PCNF-3应变传感器的实际应用。用于检测（a）手指、（b）手腕、（c）肘部和（d）膝盖运动。