在精心設計的聚合物混合物中浸泡纖維素可以作爲傳感器，同時測量壓力、溫度和溼度，測量值是完全相互獨立的。測量壓力、溫度和溼度的能力在許多應用中都很重要，比如在家監測病人、機器人、電子皮膚、功能性紡織品、監視和安全等等。到目前爲止的研究已經將不同傳感器集成到同一個電路中，這帶來了一些技術挑戰，尤其是在用戶界面方面。林雪平大學有機電子學實驗室的科學家們在澤維爾·克里斯平教授領導下，成功地將這三種測量結果組合成一個傳感器。

博科園-科學科普：這是由於開發了一種可同時導電離子和電子聚合物彈性氣凝膠，以及隨後對熱電效應的利用而實現。熱電材料是一種電子從材料的冷側向熱側移動，產生電壓差的材料。當纖維素納米纖維與導電聚合物PEDOT (PSS)在水中混合，並在真空中進行凍幹，得到的材料具有氣凝膠海綿狀結構。加入一種叫做聚硅烷的物質會使海綿變得有彈性。在材料上施加電勢會產生線性電流增加，這是任何電阻的典型特徵。但是當材料受到壓力時，電阻下降，電子更容易通過。

博士生韓少波用傳感器可以同時測量壓力、溫度和溼度。圖片：Thor Balkhed

由於這種材料是熱電材料，因此也可以測量溫度變化。冷暖側溫差越大，電壓越高。溼度影響着離子從溫暖一邊向寒冷一邊移動的速度。如果溼度爲零，則沒有離子被輸送。有機電子實驗室教授、發表在《先進科學》(Advanced Science)期刊上主要作者澤維爾?克里斯平(Xavier Crispin)表示：新的發現是，可以通過跟蹤電信號隨時間的變化來區分電子的熱電反應(給出溫度梯度)和離子的熱電反應(給出溼度水平)。這是因爲這兩種反應發生速度不同。

這意味着可以用一種材料測量三個參數，而不需要將不同的測量值耦合起來。有機電子實驗室的博士生、高級講師西蒙娜·法比亞諾(Simone Fabiano)也找到了一種方法，可以將這三種信號分離開來，使每一種信號都可以單獨讀取。獨特的傳感器也爲物聯網鋪平了道路，降低了複雜性和生產成本。這是安全行業的一個優勢，另一個可能的應用是將傳感器放入裝有敏感物品的包裹中。

博科園-科學科普｜研究/來自: 林雪平大學

參考期刊文獻:《Advanced Science》

DOI: 10.1002/advs.201802128

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