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  目前電化學傳感器多數以薄膜、單根纖維或紗線等作為傳感單元，在可編織、大面積檢測、快速響應、長期穩定監測等方面依然存在著挑戰。近日，五邑大學于暉教授課題組通過簡便新穎的電輔助芯紡技術（EACST）研發了一種基于皮芯結構納米纖維感應紗的電化學織物傳感器，用于原位監測人體汗液中的 K⁺ 濃度。該傳感器舒適性、透氣性，對 K⁺ 的監測僅需 2.1 s 即可做出響應并穩定傳感，具有高度選擇性、低噪聲和信號漂移、良好的長期監測穩定性以及再現性，可實現實時原位監測人體汗液中鉀離子的生理信號。該研究工作以題目為“Weavable, large-scaled, rapid response, long-term stable electrochemical fabric sensor integrated into clothing for monitoring potassium ions in sweat”發表于《Chemical Engineering Journal》期刊。

本文亮點

• 采用EACST可連續生產皮芯結構PPVN yarn，以制備PPVN-EFS（55 cm×35 cm），可監測大規模汗鉀整合到服裝中。
  
• PPVN-EFS的經緯紗之間顯著的親疏水性差異，能夠實現汗液在皮層傳感區域限域吸收；皮層納米纖維具有大量相互連通的納米孔結構以及高比表面積，可為汗液的吸收提供快速滲透和擴散通道。
  
• 傳感器對 K⁺ 的監測不但表現出了極強的抗干擾性、迅速的響應時間（2.1 s）和優異的低噪聲和信號漂移（3.6×10^-2 mV/s），而且具有良好的長期監測穩定性（6000 s以上）與再現性。

  PPVN yarn 界面皮層納米纖維均勻有序，具有良好的取向性；相互連通的納米孔和高比表面積，為汗液的吸收提供了滲透和擴散通道。 EACST 為 PPVN yarn 保留了芯紗的力學性能，賦予了 PPVN yarn 可編織成織物的特性以及應用于可穿戴傳感器領域的可能性。

  PPVN-EFS 經緯紗之間表現出顯著的親疏水性差異，汗液被限域富集在感應紗上，被其皮層親水性納米纖維吸收，實現了 PPVN-EFS 在皮層傳感區域限域吸汗的能力，有助于獲得穩定、準確的傳感信號。

  PPVN-EFS獨特的限域吸汗能力以及納米孔結構，既保障了快速吸汗又提供了鎖汗保濕作用，減小檢測誤差，從而對K⁺具有良好的快速響應性、選擇性、低噪聲和信號漂移抑制特性，實現傳感器長時間的穩定傳感。

  該傳感器可裁縫成背心服裝集成在人體上，通過檢測峰值電流作為傳感信號，為用戶提供實時監測汗液鉀離子生理信息。這項工作有望為開發大面積制備汗液可穿戴傳感智能紡織品提供一個新思路。

  論文第一作者是五邑大學碩士研究生莫莉莉，通訊作者為五邑大學于暉教授。本項工作得到香港理工大學忻浩忠教授的指導。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140473

  詳見課題組主頁：https://www.x-mol.com/groups/yu_hui

  下載：Weavable, large-scaled, rapid response, long-term stable electrochemical fabric sensor integrated into clothing for monitoring potassium ions in sweat