基于纤维素材料的柔性应变传感器的研究进展

吉喆 刘玺蝶 吕姝叡 华淑兰 许慧敏 陈夫山

摘要：近年来柔性应变传感器发展迅速，目前在个性医疗、运动监测、智能可穿戴等领域均有着广泛应用。随着资源短缺、环境污染等问题的加剧，制备清洁绿色的柔性传感器成为研究热点。纤维素材料以其自身储量丰富、可降解再生、易加工成多种结构等优势，为柔性应变传感器的制备和性能提升提供了新的发展方向。本文对近些年以纤维素材料制得的柔性应变传感器的研究进行了总结，包括此类传感器的制备材料、性能改良和应用前景，以期为纤维素基柔性应变传感器的研究提供参考。

关键词：纤维素材料;柔性应变传感器;可穿戴

中图分类号：TS79   文献标识码：A    DOI：10.11980/j. issn.0254-508X.2021.12.014

Research Progress of Flexible Strain Sensors Based on Cellulose Materials

JI Zhe1，2，*   LIU Xidie1   LYU Shurui1   HUA Shulan1   XU Huimin2   CHEN Fushan1

（1. College ofMarine Science and Bioengineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao，Shandong Province，266042;2. Shandong Century Sunshine Paper Group Company Limited，Weifang，Shandong Province，262400）

（*E-mail：jizhe@qust. edu. cn）

Abstract ：In recent years，studies have been developed rapidly in the field of flexible strain sensors because of their wide applications in per ? sonality medicine，sports detection，wearable intelligent device and other relevant fields . Owing to concerns of resource shortage and envi ? ronmental pollution issues，it becomes a hot topic to develop clean and green flexible strain sensors . Cellulose is a nearly inexhaustible natu ? ral material with many benefits such as renewable，biodegradable and easy to be processed into diversified structure/shape . With its excel? lent properties，cellulose materials provide a new study direction to prepare and improve performance of flexible strain sensors . In order to provide some references for the research，recent development in study of flexible strain sensor based on cellulose material，which includes material，performance improvement and its application prospect were reviewed in this paper .

Key words ：cellulosic material;flexible strain sensor;wearable

传感器是将温度、湿度、声、光等物理化学刺激按照一定规律转化为电信号输出的一种检测装置[1]。应变传感器的传感机理一般有压阻式、电容式、压电式、摩擦电式4种，其中压阻式应变传感器因结构简单、机电性能高，应用更加广泛[2]。然而，金属和半导体材料制备的传统应变传感器灵敏度低、传感范围窄，不能满足较大应变时的使用需求，且废用器件难以生物降解，与绿色发展的理念相悖，因此环境友好型的柔性应变传感器逐渐成为研究热点。随着柔性电子材料的发展，可穿戴柔性应变传感器呈现出巨大的市场前景[3]。

纤维素是地球储量最丰富的生物质材料，具有反应活性高、生物相容性好、可降解等优点[4]，通过不同的制备工艺可将纤维素材料制备成包含一维（纤维和纱线）、二维（薄膜、纸张、织物）、三维（水凝胶、气凝胶）多种形态的材料，并可以通过碳化等处理方式进一步转化为导电碳材料[5]。……