Triboelectric micro-flexure-sensitive fiber electronics

摩擦电效应 数码产品 柔性电子器件 编织 材料科学 曲率 计算机科学 复合材料 纳米技术 电气工程 工程类 几何学 数学
作者
Shaomei Lin,Weifeng Yang,Zhu Xubin,Yubin Lan,Kerui Li,Qinghong Zhang,Yaogang Li,Chengyi Hou,Hongzhi Wang
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1) 被引量:13
标识
DOI:10.1038/s41467-024-46516-0
摘要

Abstract Developing fiber electronics presents a practical approach for establishing multi-node distributed networks within the human body, particularly concerning triboelectric fibers. However, realizing fiber electronics for monitoring micro-physiological activities remains challenging due to the intrinsic variability and subtle amplitude of physiological signals, which differ among individuals and scenarios. Here, we propose a technical approach based on a dynamic stability model of sheath-core fibers, integrating a micro-flexure-sensitive fiber enabled by nanofiber buckling and an ion conduction mechanism. This scheme enhances the accuracy of the signal transmission process, resulting in improved sensitivity (detectable signal at ultra-low curvature of 0.1 mm −1 ; flexure factor >21.8% within a bending range of 10°.) and robustness of fiber under micro flexure. In addition, we also developed a scalable manufacturing process and ensured compatibility with modern weaving techniques. By combining precise micro-curvature detection, micro-flexure-sensitive fibers unlock their full potential for various subtle physiological diagnoses, particularly in monitoring fiber upper limb muscle strength for rehabilitation and training.
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