東北大學(xué)田野團隊：受蛹啟發(fā)的高性能導(dǎo)電水凝膠傳感器用于智能傳感
來源：高分子科學(xué)前沿
發(fā)布時間：2024-10-8
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水凝膠傳感器在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用價值顯著。這些傳感器結(jié)合AI算法進行數(shù)據(jù)分析，提供個性化健康管理方案，提升醫(yī)療效果。作為新型柔性傳感材料，水凝膠憑借其良好的生物相容性和出色的柔韌性，在柔性傳感領(lǐng)域展現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力。然而，盡管水凝膠材料在這一領(lǐng)域前景廣闊，它們?nèi)匀幻媾R一些固有的局限性，如機械性差等。
近日，東北大學(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院田野團隊在水凝膠傳感器領(lǐng)域取得了重要進展。該研究受蛹的啟發(fā)，成功制備出一種高韌性、低模量的導(dǎo)電水凝膠傳感器PAB-S。PAB-S水凝膠具備優(yōu)異的機械性能、柔韌性、高靈敏度和生物相容性，同時還具有抗凍性能。通過將PAB-S水凝膠的特性與2.4G特定通信技術(shù)以及深度學(xué)習（1D-CNN）算法結(jié)合，該傳感器實現(xiàn)了無線遠程智能控制、智能手勢識別和基于深度學(xué)習的手指抓握障礙識別等功能。此外，PAB-S水凝膠還支持對機械臂進行人機同步控制，為醫(yī)療康復(fù)和人機協(xié)作應(yīng)用開辟了新可能?；赑AB-S水凝膠開發(fā)的傳感器在深度學(xué)習、智能傳感、醫(yī)療康復(fù)和人機協(xié)作等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
圖1. PAB-S 水凝膠的應(yīng)用示意圖、制備流程圖和電子顯微鏡圖。
圖2. PAB-S 水凝膠的表征。
圖3. PAB-S 水凝膠的傳感性能。
圖4. PAB-S 水凝膠的智能傳感應(yīng)用：手指彎曲監(jiān)測，手機視頻切換，機械手同步控制。
圖5. 基于深度學(xué)習的PAB-S 水凝膠手握力障礙評估系統(tǒng)。
相關(guān)研究成果“Chrysalis-inspired high-toughness low-modulus conductive hydrogel sensor for intelligent sensing”發(fā)表在國際知名期刊Chemical Engineering Journal（影響因子13.3）上，東北大學(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院2021級本科生程鈺桂為本文獨立一作，東北大學(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院劉若楠博士和田野副教授為本文通訊作者。
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