All-Nanofibrous Ionic Capacitive Pressure Sensor for Wearable Applications

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作者
Xiuzhu Lin,Hua Xue,Fan Li,Haixia Mei,Hongran Zhao,Tong Zhang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (27): 31385-31395 被引量:50
标识
DOI:10.1021/acsami.2c01806
摘要

Currently, with the development of electronic skins (e-skins), wearable pressure sensors with low energy consumption and excellent wearability for long-term physiological signal monitoring are urgently desired but remain a challenge. Capacitive-type devices are desirable candidates for wearable applications, but traditional capacitive pressure sensors are limited by low capacitance and sensitivity. In this study, an all-nanofibrous ionic pressure sensor (IPS) is developed, and the formation of an electrical double layer at the electrode/electrolyte contact interface significantly enhances the capacitance and sensing properties. The IPS is fabricated by sandwiching a nanofibrous ionic gel sensing layer between two thermoplastic polyurethane nanofibrous membranes with graphene electrodes. The IPS has a high sensitivity of 217.5 kPa-1 in the pressure range of 0-5 kPa, which is much higher than that of conventional capacitive pressure sensors. Combined with the rapid response and recovery speed (30 and 60 ms), the IPS is suitable for real-time monitoring of multiple physiological signals. Moreover, the nanofiber network endows the IPS with excellent air permeability and heat dissipation, which guarantees comfort during long-term wearing. This work provides a viable strategy to improve the wearability of wearable sensors, which can promote healthcare and human-machine interaction applications.
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