在精心设计的聚合物混合物中浸泡纤维素可以作为传感器，同时测量压力、温度和湿度，测量值是完全相互独立的。测量压力、温度和湿度的能力在许多应用中都很重要，比如在家监测病人、机器人、电子皮肤、功能性纺织品、监视和安全等等。
到目前为止的研究已经将不同传感器集成到同一个电路中，这带来了一些技术挑战，尤其是在用户界面方面。林雪平大学有机电子学实验室的科学家们在泽维尔·克里斯平教授领导下，成功地将这三种测量结果组合成一个传感器。
博科园-科学科普：这是由于开发了一种可同时导电离子和电子聚合物弹性气凝胶，以及随后对热电效应的利用而实现。热电材料是一种电子从材料的冷侧向热侧移动，产生电压差的材料。当纤维素纳米纤维与导电聚合物PEDOT (PSS)在水中混合，并在真空中进行冻干，得到的材料具有气凝胶海绵状结构。加入一种叫做聚硅烷的物质会使海绵变得有弹性。在材料上施加电势会产生线性电流增加，这是任何电阻的典型特征。但是当材料受到压力时，电阻下降，电子更容易通过。
博士生韩少波用传感器可以同时测量压力、温度和湿度。图片：Thor Balkhed
由于这种材料是热电材料，因此也可以测量温度变化。冷暖侧温差越大，电压越高。湿度影响着离子从温暖一边向寒冷一边移动的速度。如果湿度为零，则没有离子被输送。有机电子实验室教授、发表在《先进科学》(Advanced Science)期刊上主要作者泽维尔•克里斯平(Xavier Crispin)表示：新的发现是，可以通过跟踪电信号随时间的变化来区分电子的热电反应(给出温度梯度)和离子的热电反应(给出湿度水平)。这是因为这两种反应发生速度不同。
这意味着可以用一种材料测量三个参数，而不需要将不同的测量值耦合起来。有机电子实验室的博士生、高级讲师西蒙娜·法比亚诺(Simone Fabiano)也找到了一种方法，可以将这三种信号分离开来，使每一种信号都可以单独读取。独特的传感器也为物联网铺平了道路，降低了复杂性和生产成本。这是安全行业的一个优势，另一个可能的应用是将传感器放入装有敏感物品的包裹中。
博科园-科学科普｜研究/来自: 林雪平大学
参考期刊文献:《Advanced Science》
DOI: 10.1002/advs.201802128
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