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当您达到极限时,健身传感器会发出警告
来源:赛斯维传感器网 发表于 2022/1/10

图1。a) 基于 ti 3 c 2 t x mxene-pva/paa 水凝胶(m-水凝胶)的肌肉疲劳传感器设计示意图。b) 施加的轴向应变对 m-水凝胶电阻的影响 (δr/r 0)。c) m-水凝胶的电阻随 ph 值的变化;通过改变 pbs 溶液的组成来控制 ph 值。d) m-水凝胶电阻随环境 ph 变化的时间依赖性变化。滴入具有不同 ph 值的 pbs 溶液时,观察到 m-水凝胶电阻的突然变化。e) 照片图像显示了在不同 ph 条件下测量 m-水凝胶在施加应变下的电阻的实验装置。f) 在低 ph 条件下施加应变下 m-水凝胶电阻的非线性变化。当离子电流占主导地位时,我们得到 δr 与应变的非线性关系。

被称为 mxenes 的超薄纳米材料有望通过分析一个人的汗水来更容易地监测他们的健康状况。


虽然它们与石墨烯具有相似的二维性质,但 mxenes 由无毒金属(如钛)与碳或氮原子组合而成。mxenes 具有天然的高电导率和强表面电荷,是可检测化学浓度微小变化的生物传感器的有吸引力的候选者。


2019 年,husam alshareef 的团队开发了一种 mxene 复合电极,并将其封装在可穿戴臂带传感器中。该设备采用模块化设计,使用装有适当酶的 mxene 插件,可以吸收汗水并检测人体汗液中的多种分析物,包括葡萄糖和乳酸。


alshareef 和他的同事与 sahika inal 的研究团队合作,最近尝试将 mxene 片材与水凝胶结合起来——水凝胶与人体组织相容,因为它们能够拉伸。有趣的是,研究小组发现水凝胶中高水平的移动离子对运动过程中发生的机械应变产生了强烈的敏感性。


“最初,mxene 薄片在水凝胶中随机排列,但一旦你对它们施加压力,薄片就会变得更加水平定向,”alshareef 解释说。“由于 mxene 在其表面上具有高浓度的负电荷,因此水平排列会强烈影响水凝胶内的离子运动,因此我们可以测量不同程度的压力变化。”


使用新型 mxene水凝胶化合物开发的原型可穿戴传感器能够通过随着机械应力的增加产生不同的电阻模式来跟踪肌肉运动。当传感器暴露于酸性或碱性溶液形式的额外离子时,这些模式会立即发生变化。


这导致 kaust 团队意识到他们的设备可用于将汗液中的 ph 值变化与肌肉细胞中引起疲劳的酸积聚相关联。


“当我们锻炼并且我们的肌肉感到疲倦时,传感器会看到新的化学环境并产生不同的电阻与应力曲线,”前 kaust 博士后和该研究的主要作者 kang lee 说。“通过将这些曲线与给定传感器的参考曲线进行比较,我们可以确定汗液的 ph 值以及肌肉的疲劳程度。”


通过蓝牙连接到附近的数字设备,一旦技术得到优化,基于 mxene 的传感器可能对寻求实时性能测量的运动员很有价值。“最严峻的挑战是传感器的长期稳定性,因此我们正在考虑在未来的实验中改变成分和设计,”alshareef 说。


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