Self-powered health monitoring with ultrafast response and recovery enabled by nanostructured silicon moisture-electric generator

湿度 材料科学 可穿戴计算机 灵敏度(控制系统) 电压 纳米技术 超短脉冲 光电子学 电气工程 计算机科学 电子工程 嵌入式系统 工程类 光学 物理 热力学 激光器
作者
Yuhang Song,Chang Shu,Zheheng Song,Xuelian Zeng,Xianrong Yuan,Yanan Wang,Jiaming Xu,Qianyue Feng,Tao Song,Beibei Shao,Yusheng Wang,Baoquan Sun
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:468: 143797-143797 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.143797
摘要

Humidity sensors have been widely applied in health management, including respiration monitoring and non-contact sensing for human–machine interaction. Nevertheless, most existing monitoring systems hinging on moisture-sensitive materials require an additional external power source. In addition, the inferior sensitivity and long response/recovery time of the sensors still hinder their desirable healthcare applications. Here, we developed a self-powered humidity sensor built on the moisture-directly triggered electricity generation (MEG) effect, where silicon nanowire arrays (SiNWs) function as the sensing element, exhibiting an ultrafast response to humidity changes with high-level sensitivity. Humidity gradients induce charge directional transport in SiNWs nanochannels, directly actuating electricity signals generation without any additional power units for sensing. The enlarged surface area, oriented nanochannel structure, and superior electrical conductivity of SiNWs facilitate a robust dependence of the output voltage on humidity, enabling the sensor with quick response/recovery (∼0.10 s/∼0.17 s), ultra-high sensitivity, and broad detection range (3.94 mV/1% for 50–95% RH/1.13 mV/1% for 0–50% RH). Furthermore, we designed a smart respiratory monitoring system that can extract various respiration patterns and distinguish different language commands. We also constructed a non-contact human–machine interface leveraging the SiNWs sensor that can effectively disrupt virus propagation and bacterial infection. The elaborate self-powered humidity sensor proposed in our work could as well potentially be exploited for establishing wearable and integrated health monitoring platforms in the future.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
强哥很强完成签到,获得积分10
刚刚
大弟完成签到,获得积分10
1秒前
cherrychou完成签到,获得积分10
2秒前
651完成签到 ,获得积分10
4秒前
星星完成签到 ,获得积分10
4秒前
科研通AI2S应助强哥很强采纳,获得10
4秒前
畅彤完成签到 ,获得积分10
5秒前
奋斗的妙海完成签到 ,获得积分0
6秒前
文心同学完成签到,获得积分10
7秒前
随机完成签到,获得积分10
9秒前
风趣霆完成签到,获得积分10
10秒前
dlut0407完成签到,获得积分10
12秒前
甜甜秋荷完成签到,获得积分10
12秒前
故意的怜晴完成签到 ,获得积分20
13秒前
小苹果完成签到,获得积分10
14秒前
ihonest完成签到,获得积分10
14秒前
生生完成签到,获得积分10
16秒前
生言生语完成签到,获得积分10
17秒前
fire完成签到 ,获得积分10
19秒前
五五五完成签到 ,获得积分10
20秒前
Keyuuu30完成签到,获得积分10
20秒前
八硝基立方烷完成签到,获得积分0
24秒前
凉拌折耳根完成签到 ,获得积分10
24秒前
杨洪宇完成签到 ,获得积分10
25秒前
Ryan完成签到,获得积分10
27秒前
Liu Xiaojing完成签到,获得积分10
28秒前
弹指一挥间完成签到 ,获得积分10
28秒前
29秒前
舟行碧波上完成签到,获得积分10
31秒前
soory完成签到,获得积分10
33秒前
Jieh完成签到,获得积分10
35秒前
yuuuue完成签到 ,获得积分10
37秒前
glanceofwind完成签到 ,获得积分10
38秒前
lmy完成签到 ,获得积分10
38秒前
junjie完成签到,获得积分10
40秒前
王妍完成签到 ,获得积分10
42秒前
清新的音响完成签到 ,获得积分10
42秒前
荔枝完成签到 ,获得积分10
44秒前
小羊同学完成签到,获得积分10
44秒前
坐忘完成签到 ,获得积分10
45秒前
高分求助中
Evolution 10000
Distribution Dependent Stochastic Differential Equations 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
Die Gottesanbeterin: Mantis religiosa: 656 400
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3158663
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2809835
关于积分的说明 7883830
捐赠科研通 2468539
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1314355
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630601
版权声明 601995