- 當您達到極限時，健身傳感器會發出警告
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2022/1/10
圖1。a) 基于 Ti 3 C 2 T x MXene-PVA/PAA 水凝膠（M-水凝膠）的肌肉疲勞傳感器設計示意圖。b) 施加的軸向應變對 M-水凝膠電阻的影響 (ΔR/R 0）。c) M-水凝膠的電阻隨 pH 值的變化；通過改變 PBS 溶液的組成來控制 pH 值。d) M-水凝膠電阻隨環境 pH 變化的時間依賴性變化。滴入具有不同 pH 值的 PBS 溶液時，觀察到 M-水凝膠電阻的突然變化。e) 照片圖像顯示了在不同 pH 條件下測量 M-水凝膠在施加應變下的電阻的實驗裝置。f) 在低 pH 條件下施加應變下 M-水凝膠電阻的非線性變化。當離子電流占主導地位時，我們得到 ΔR 與應變的非線性關系。
被稱為 MXenes 的超薄納米材料有望通過分析一個人的汗水來更容易地監測他們的健康狀況。
雖然它們與石墨烯具有相似的二維性質，但 MXenes 由無毒金屬（如鈦）與碳或氮原子組合而成。MXenes 具有天然的高電導率和強表面電荷，是可檢測化學濃度微小變化的生物傳感器的有吸引力的候選者。
2019 年，Husam Alshareef 的團隊開發了一種 MXene 復合電極，并將其封裝在可穿戴臂帶傳感器中。該設備采用模塊化設計，使用裝有適當酶的 MXene 插件，可以吸收汗水并檢測人體汗液中的多種分析物，包括葡萄糖和乳酸。
Alshareef 和他的同事與 Sahika Inal 的研究團隊合作，最近嘗試將 MXene 片材與水凝膠結合起來——水凝膠與人體組織相容，因為它們能夠拉伸。有趣的是，研究小組發現水凝膠中高水平的移動離子對運動過程中發生的機械應變產生了強烈的敏感性。
“最初，MXene 薄片在水凝膠中隨機排列，但一旦你對它們施加壓力，薄片就會變得更加水平定向，”Alshareef 解釋說。“由于 MXene 在其表面上具有高濃度的負電荷，因此水平排列會強烈影響水凝膠內的離子運動，因此我們可以測量不同程度的壓力變化。”
使用新型 MXene水凝膠化合物開發的原型可穿戴傳感器能夠通過隨著機械應力的增加產生不同的電阻模式來跟蹤肌肉運動。當傳感器暴露于酸性或堿性溶液形式的額外離子時，這些模式會立即發生變化。
這導致 KAUST 團隊意識到他們的設備可用于將汗液中的 pH 值變化與肌肉細胞中引起疲勞的酸積聚相關聯。
“當我們鍛煉并且我們的肌肉感到疲倦時，傳感器會看到新的化學環境并產生不同的電阻與應力曲線，”前 KAUST 博士后和該研究的主要作者 Kang Lee 說。“通過將這些曲線與給定傳感器的參考曲線進行比較，我們可以確定汗液的 pH 值以及肌肉的疲勞程度。”
通過藍牙連接到附近的數字設備，一旦技術得到優化，基于 MXene 的傳感器可能對尋求實時性能測量的運動員很有價值。“最嚴峻的挑戰是傳感器的長期穩定性，因此我們正在考慮在未來的實驗中改變成分和設計，”Alshareef 說。
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