太原理工大学张虎林教授 ACS Sensors:一体化可穿戴热电凝胶贴片用于多模态可视化与定量中暑监测

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图1. 一体化热电凝胶贴片结构设计及多模态功能原理

针对上述问题，太原理工大学集成电路学院张虎林教授团队在《ACS Sensors》发表重要研究成果，提出了一种集可视化反馈、自供能感知与多模态检测于一体的可穿戴水凝胶贴片。该贴片基于双功能热电化学水凝胶构建，在35-42 °C生理温度范围内实现快速（约40 s）热致变色响应，由不透明转变为透明，实现无需外部设备的直观温度预警。同时利用热电效应实现温度信号的自供能输出，其塞贝克系数达到1.86 mV K^-1，能够将温度变化转化为稳定电信号。系统集成微流控电化学传感模块，可对汗液中的Na⁺和K⁺离子进行实时监测，表现出良好的选择性与稳定性。通过融合体温与电解质信息，该系统构建了多参数驱动的双阶段中暑风险评估机制，实现从早期预警到危险状态识别的动态监测。该贴片可贴附于人体皮肤，实现体温与汗液电解质的连续无创监测，在体温超过约38.5 °C时提供可视化预警，并支持无线数据传输，展现出在中暑预警和健康监测中的应用潜力。该研究为中暑主动预警及个性化健康管理提供了一种集成化解决方案，在户外作业安全、运动健康监测及智能医疗等领域具有良好的应用前景。该工作以“All-in-One Wearable Hydrogel Patch for Multimodal Visualized and Quantitative Heatstroke Monitoring”为题发表在《ACS Sensors》。太原理工大学博士生杨心茹为第一作者，张虎林教授和台湾大学林宗宏教授为通讯作者。研究获国家自然科学基金，山西省科技合作交流专项和山西省研究生科技创新项目支持。

图2. 水凝胶热致变色与力学性能

图3. 水凝胶热电及环境稳定性能

图4.汗液传感模块及离子检测性能

图5.一体化热电凝胶贴片在体应用与中暑预警展示

该成果是张虎林教授团队关于凝胶热电器件研究的最新进展之一，这项工作构想了集可视化反馈、自供能感知与多模态健康监测于一体的可穿戴热电凝胶在个性化健康管理与智能医疗领域的广阔应用前景。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.5c04692

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