随着可穿戴电子设备的快速发展，具有优异人体运动检测性能的电子皮肤近年来得到了广泛的研究。

近期，郑州大学刘虎副教授团队基于协同导电填料（羧基化多壁碳纳米管（C-MWCNT）和聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS））修饰的透气性热塑性聚氨酯（TPU）静电纺丝纤维膜，制备了一种具有三维导电网络骨架的多功能电子皮肤。然后，通过预拉伸构建微裂纹结构，改变微裂纹密度可以有效地调节所得C-MWCNT/PEDOT:PSS/TPU（CPT）导电纤维膜的应变灵敏度。由于三维导电网络骨架、微裂纹结构和C-MWCNT在相邻裂纹碎片之间的桥接作用，乙二醇处理的CPT（C-MWCNT和PEDOT:PSS的质量比为9/1）（e-CPT9/1）应变传感器表现出高灵敏度（6008.3）、宽响应范围（680 %）、快速响应/恢复时间（200ms/200ms）、低检测限（0.5%）、优异的耐用性和可重复性（6000次循环）。出色的应变传感性能使其能够准确监测人体运动和生理信号，还可以作为智能传感手套识别不同的字母手势和数字手势。此外，由于C-MWCNT和PEDOT:PSS的光热转换能力和热电效应，获得的e-CPT9/1器件还具有高效的“光-热-电”转换能力，显示出作为自供电应变传感器的巨大潜力。

图1.CPT导电纤维膜的制备及表征。

图2.（a-a”）TPU、（b-b”）PDA/TPU和（c-c”）CPT导电纤维膜的SEM图像。（d）TPU、PDA/TPU和CPT导电纤维膜的XPS光谱，（e）高分辨率C1s分裂峰，以及（f）FT-IR光谱。

图3.不同比例的CPTX的SEM图像：（a-a”）CPT0/10，（b-b”）CPT1/9，（c-c”）CPT5/5和（d-d”）CPT9/1。

图4.（a）不同混合导电填料质量比的CPT在拉伸过程中的相对电阻变化。（b）CPT9/1在不同应变下的SEM图像及相应的传感机制。（c）CPT9/1在EG处理前后的相对电阻变化。（d）e-CPT9/1的应变灵敏度分析。

图5.e-CPT9/1的应变传感性能。

图6.e-CPT9/1应变传感器在全方位人体运动监测中的应用。

图7.e-CPT9/1的光热转换特性。

图8.e-CPT9/1的热电转换特性。

该工作以“Ultra-stretchable, sensitive and breathable electronic skin based on TPU electrospinning fibrous membrane with microcrack structure for human motion monitoring and self-powered application”为题发表在《Chemical Engineering Journal》（DOI:10.1016/j.cej.2023.147899）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147899