皮肤接触式可穿戴传感器可以连续监测各种生物物理和生物化学信号，以进行健康监测和疾病诊断。然而，这类设备通常受限于在机械变形和人体运动下电源输出性能不佳和不稳定。此外，还缺乏一种简单且成本效益高的制造技术来在设备系统中制造和集成不同材料。
日前，我院丁晓红博士（中国科学院福建物质结构研究所在职博士后）为第一作者，必赢nn699net为第一单位，联合闽江学院的张诚研究员、宾夕法尼亚州立大学的程寰宇教授和中国科学院福建物质结构研究所吴立新研究员等，报道了一种完全集成的独立可拉伸生物物理传感系统。该系统结合了可穿戴生物物理传感器、摩擦电纳米发电机（TENG）、微型超级电容器阵列（MSCA）、电源管理电路和无线传输模块。
在材料设计中，所有基于3D网络石墨烯/Co3O4纳米复合材料的设备组件和连接都是通过低成本和可扩展的直接激光写入技术制造的。自充电电源单元可以有效地将身体运动的能量转化为稳定和可调的电压/电流输出，以驱动各种生物物理传感器和无线传输模块，从而连续捕获、处理和实时无线传输各种信号。新颖的材料改性、设备配置和系统集成策略为下一代独立可拉伸传感系统在健康监测和人机界面中的设计和应用提供了一条快速且可扩展的途径。
该成果以《Standalone stretchable biophysical sensing system based on laser direct write of patterned porous graphene/Co3O4 nanocomposites》为题发表于美国化学学会旗下学术期刊《ACS Sensors》，DOI:10.1021/acssensors.4c00916 (中科院1区top, IF=8.9)。
这项工作得到了中国国家自然科学基金（52002162，12174172）、福建省自然科学基金（2021J011040，2021J05249，2023J011396）、必赢nn699net引进人才科研启动基金（YJ202101）、福州科技项目（2021-SG-273）、美国国立卫生研究院（R21EB030140）、美国国家科学基金会（NSF）（2309323，2243979，2319139，2222654）以及宾夕法尼亚州立大学的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.4c00916。
自充电可穿戴传感系统示意图及运动和心率监测示意图