Muscle Fibers Inspired High‐Performance Piezoelectric Textiles for Wearable Physiological Monitoring

材料科学 可穿戴计算机 压电 纳米纤维 聚偏氟乙烯 可穿戴技术 织物 表征(材料科学) 纳米技术 复合材料 生物医学工程 聚合物 计算机科学 嵌入式系统 医学
作者
Yuanjie Su,Chunxu Chen,Hong Pan,Ye Yang,Guorui Chen,Xun Zhao,Weixiong Li,Qichen Gong,Guangzhong Xie,Yihao Zhou,Songlin Zhang,Huiling Tai,Yadong Jiang,Jun Chen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:31 (19) 被引量:328
标识
DOI:10.1002/adfm.202010962
摘要

Abstract The next‐generation wearable biosensors with highly biocompatible, stretchable, and robust features are expected to enable the change of the current reactive and disease‐centric healthcare system to a personalized model with a focus on disease prevention and health promotion. Herein, a muscle‐fiber‐inspired nonwoven piezoelectric textile with tunable mechanical properties for wearable physiological monitoring is developed. To mimic the muscle fibers, polydopamine (PDA) is dispersed into the electrospun barium titanate/polyvinylidene fluoride (BTO/PVDF) nanofibers to enhance the interfacial‐adhesion, mechanical strength, and piezoelectric properties. Such improvements are both experimentally observed via mechanical characterization and theoretically verified by the phase‐field simulation. Taking the PDA@BTO/PVDF nanofibers as the building blocks, a nonwoven light‐weight piezoelectric textile is fabricated, which hold an outstanding sensitivity (3.95 V N −1 ) and long‐term stability (<3% decline after 7,400 cycles). The piezoelectric textile demonstrates multiple potential applications, including pulse wave measurement, human motion monitoring, and active voice recognition. By creatively mimicking the muscle fibers, this work paves a cost‐effective way to develop high‐performance and self‐powered wearable bioelectronics for personalized healthcare.
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