Flexible multifunctional graphite nanosheet/electrospun-polyamide 66 nanocomposite sensor for ECG, strain, temperature and gas measurements

Highlights•A flexible and highly conductive GN/PA66 nanofiber composite is fabricated.•The GN/PA66 sensor can monitor the human motion and physiological signal.•The sensor is sensitive to the temperature and show a typical NTC effect.•The sensor is sensitive to the polar chemical vapors with any format.AbstractThe flexible conductive polymer composites (CPCs) based sensor that can detect strain, temperature or chemical vapor exhibits a huge application prospect in many fields such as soft robotics, electronic skin, thermal protection and electrical nose, etc. However, it is still a challenge to integrate multi functions into one flexible electronic device. In this paper, a flexible, ultralight and highly conductive multifunctional sensor of graphite nanosheet (GN)/polyamide 66 (PA66) nanofibers composite is prepared by electrospinning fibrous mat process and ultrasonic decoration method. The morphology and the structure were characterized by SEM, FTIR, Raman and TGA methods in detail. Attributed to the sensitive three-dimensional conductive network constructed by anchoring the GN into the electrospun PA66 nanofibers with porous structure, this flexible sensor offers the excellent multifunctional response for strain, temperature and gas sensing. In addition, the prepared GN/PA66 nanocomposite was successfully employed as a multifunctional sensor and applied in the detection of human motion and physiological ECG signal. Moreover, benefitted from the high aspect ratio of the GN/PA66 nanocomposite, the flexible sensitive sensor can also monitor the temperature as well and show a typical negative temperature coefficient (NTC) effect of resistance. Besides, the polar chemical vapor of formic acid, DMF and NH3·H2O can be detected accurately whatever the physical states (flat, folding, twisting and knotting) of the flexible sensor. This work provides an effective strategy for integrating the multifunctional flexible electronics with high performance to satisfy the next-generation wearable electronics.Graphical abstractDownload : Download high-res image (147KB)Download : Download full-size image

حسگر نانو کامپوزیت چند عملکردی گرافیت / الکتروریسی - پلی‌آمید ۶۶ برای اندازه‌گیری‌های ECG، کرنش، دما و گاز

نکات برجسته: کامپوزیت نانو فیبر PA۶۶ / انعطاف‌پذیر و بسیار رسانا ساخته شده‌است. * سنسور GN / PA۶۶ می‌تواند بر حرکت انسانی و سیگنال فیزیولوژیکی نظارت کند. * سنسور به دما حساس است و یک اثر معمول NTC را نشان می‌دهد. * سنسور به بخارهای شیمیایی قطبی با هر شکلی حساس است. * واکنش سریع کامپوزیتهای پلیمری رسانای انعطاف‌پذیر (CPCs)مبتنی بر حسگر که می‌تواند کرنش، دما یا بخار شیمیایی را تشخیص دهد، چشم‌انداز کاربردی عظیمی را در بسیاری از زمینه‌ها مانند روباتیک نرم، پوست الکترونیکی، حفاظت حرارتی و بینی الکتریکی و غیره نشان می‌دهد. با این حال، هنوز هم ادغام چند عملکرد در یک دستگاه الکترونیکی انعطاف‌پذیر یک چالش است. در این مقاله، یک سنسور چند منظوره انعطاف‌پذیر، بسیار رسانا و بسیار رسانا نانو ورق گرافیت (GN)/ پلی آمید ۶۶ (PA۶۶)نانو کامپوزیت نانو الیاف با استفاده از فرآیند حصیر الکتروریسی و روش تزیین مافوق صوت تهیه شده‌است. مورفولوژی و ساختار به وسیله روش‌های SEM، FTIR، رامان و TGA به طور دقیق مشخص شده‌اند. با توجه به شبکه رسانای سه‌بعدی حساس ساخته‌شده با اتصال فیبر PA۶۶ الکتروریسی شده با ساختار متخلخل، این سنسور انعطاف‌پذیر یک پاسخ چند منظوره عالی برای کرنش، دما و سنجش گاز ارائه می‌دهد. بعلاوه، نانوکامپوزیت GN / PA۶۶ آماده‌شده با موفقیت بعنوان یک حسگر چندکارکردی بکار گرفته شد و در تشخیص حرکت انسانی و سیگنال ECG فیزیولوژیکی به کار رفت. علاوه بر این، با استفاده از نسبت ابعاد بالای نانوکامپوزیت GN / PA۶۶، سنسور حساس انعطاف‌پذیر می‌تواند دما را نیز کنترل کند و یک ضریب دمای منفی معمول (NTC)از مقاومت را نشان دهد. علاوه بر این، بخار شیمیایی قطبی اسید فرمیک، DMF و NH۳. H۲O را می توان به طور دقیق در هر حالت فیزیکی سنسور انعطاف‌پذیر تشخیص داد. این کار یک استراتژی موثر برای یکپارچه‌سازی الکترونیک چند منظوره انعطاف‌پذیر با عملکرد بالا برای راضی کردن نسل بعد از الکترونیک های پوشیدنی فراهم می‌کند. دانلود: دانلود تصویر با کیفیت بالا (۱۴۷ KB)دانلود: دانلود تصویر با اندازه کامل

ترجمه شده با