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    本科生宮禮坤在Journal of Materials Chemistry A 發表高性能柔性可穿戴濕度傳感器及其在人體生理檢測中的應用的科研成果

    作者:發布者:曾菲發布時間:2021-02-26瀏覽次數:129

    【本站訊】近日,我校理學院理科實驗班專業2017級本科生宮禮坤的科研成果《運動驅動交流發電機自供電氧化鈰/石墨氮化碳納米復合材料柔性可穿戴濕度傳感器及其在人體生理檢測中的應用》(Flexible wearable humidity sensor based on cerium oxide/graphitic carbon nitride nanocomposite self-powered by motion-driven alternator and its application for human physiological detection)在線發表在國際知名權威期刊Journal of Materials Chemistry A (SCI影響因子11.301)上。論文是宮禮坤和控制科學與工程學院控制科學與工程專業2019級研究生王興偉共同第一作者,通訊作者是控制科學與工程學院張冬至教授,中國石油大學(華東)為第一署名單位。該研究得到國家自然科學基金、研究生創新工程基金項目資助。

    高增敏的微納濕敏傳感器對于環境監測、智慧農業、醫療健康以及智能傳感網領域具有重要的意義。但當前大多數濕敏傳感器存在靈敏度差、測量范圍窄、響應時間長等問題,傳統的濕度檢測方法由于技術限制已無法滿足現代生產生活對濕度檢測的高要求,發展適用于諸多領域的質優價廉的高增敏微納傳感器,一直是人們所追求的目標與面臨的挑戰。針對微納濕敏傳感器領域提出的高增敏、快速探測、低功耗、微型便攜等關鍵問題,宮禮坤在張冬至教授指導下進行實驗研究,提出了一種基于氧化鈰/石墨碳氮化物(CeO2/g-C3N4)納米復合材料的柔性可穿戴濕度傳感器。富含缺陷石墨相氮化碳多孔結構在保留原有特性的同時,增加了比表面積和新的活性邊緣,具有半導體性能好、環境友好、廉價易得等優點,不僅可以增大水分子接觸面積,而且為水分子吸附提供了更多的活性位點。與原始的g-C3N4CeO2材料相比,CeO2/g-C3N4傳感器具有更寬的監測范圍以及更快和可逆的室溫濕敏響應。當相對濕度從0%增加到97%時,傳感器的響應值達到6573。與傳統的濕度傳感器相比,CeO2/g-C3N4納米復合傳感器在靈敏度(959.5pf/%RH)、響應性、穩定性和恢復時間等方面具有明顯的優勢。同時設計了便攜式的濕度電容測量和顯示系統,并與移動智能手機和無線通信技術兼容。在人體呼吸和皮膚干燥監測方面具有多功能應用,在柔性、可穿戴電子領域具有廣闊的應用前景。

    審稿專家們對該項研究工作給予認可,認為該項研究成果具有很好的創新性和研究價值,通過金屬氧化物與石墨相氮化碳表面缺陷的調控大大提高了水分子的吸附能力,對于新型濕敏材料、傳感器件與系統構建提供了很好的參考價值。這一成果可以促進高增敏微納傳感器在柔性可穿戴監測領域的拓展應用。

    Journal of Materials Chemistry A是國際知名傳感器類權威期刊,為中科院分區一區TOP期刊,主要報道化學傳感器、材料學以及微系統領域的原創性最新重要研究成果,影響因子為11.301,在儀器儀表和材料化學領域具有較高影響力。

    近年來,本科生以第一作者身份發表SCI、SSCI等高水平創新成果增長迅速,這得益于學校對本科生創新創業工作尤其是本科生創新成果培育工作的重視。學校充分發揮大學生創新創業訓練計劃項目的平臺支撐作用,并出臺專門政策對本科生創新成果進行認定和獎勵,發揮學院積極性和創造性,激發青年教師和優秀學生的創新活力,促進了學生的全面化、個性化、最大化成長。

    控制科學與工程學院“新星計劃”發起于2018年,每年面向全校本科生選拔一批具有創新潛質的學員,跟隨導師開展科研訓練和創新研究。新星學員通過參加導師課題組學術活動,開展課題研究,聽取學術講座,參加重大創新賽事等,培養嚴謹踏實的科學作風和堅忍不拔的意志品質,著力提升創新精神和創新能力。當前,新星計劃已開展兩期,共有來自5個學院60名學員參加。宮禮坤作為新星計劃優秀學員共以第一作者身份發表SCI論文2篇,第二作者身份發表SCI論文2篇,授權發明專利2項,獲得美國數學建模競賽M獎等國家級競賽獎項10項,學生創新能力得到充分展現。

     

    論文鏈接:https://doi.org/10.1039/D0TA11578A

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