近日，材料与化学工程学院王军教授、陈华民副教授与中国科学院北京纳米能源与系统研究所李舟研究员团队合作，提出一种基于褶皱PEDOT:PSS/多孔碳复合电极的可延展摩擦纳米发电机，展现了良好的可延展性和稳定性，用于实现自供电柔性血氧监测。这一成果以“Performance-enhanced and cost-effective triboelectric nanogenerator based on stretchable electrode for wearable SpO2 monitoring”为题近期发表在《Nano Research》杂志上（2021,10.1007/s12274-021-3724-1）。
图1．（a）自供电柔性血氧传感器示意图。（b）红光LED光下测得的PPG信号。（c）红外LED光下测得的PPG信号。
柔性可穿戴电子极大地提高了人们的生活质量，尤其是在健康监测领域。然而，传统电源无法跟上发展的脚步，为了提高可穿戴电源舒适性和实用性，在可延展性、可持续性和生物兼容性方面提出了更高的要求。基于摩擦起电和静电感应耦合作用的摩擦纳米发电机（TENG）能够有效收集环境和人体中的机械能，并且由于其材料来源广，输出功率高，性价比高和生物兼容性好等优点，被认为是有最有前景的可穿戴电源之一。实现高性能可穿戴TENG的最简单方法是材料优化，如使用各种液态电极（水凝胶、液态金属等），但其稳定性有待提高；另一常用方法是电极结构设计，如褶皱结构、织物结构、折纸结构等。虽然已经报道了很多高性能的可延展TENG，但是大应变下器件的性能退化仍然阻碍着可穿戴电源的发展。
本工作中，我们报道了一种基于PEDOT:PSS@多孔碳的可延展摩擦纳米发电机用于血氧饱和度（SpO2）监测。首先，利用碳材料的强导电性和有机材料的可延展性，我们制备了具有粗糙表面的可延展电极。基于该可延展电极的摩擦纳米发电机（TENG）表现出了更高的输出性能。更重要的是，当TENG在100%的拉伸应变下，其输出电压从48.6V 增大到74.3V，其输出电流从12.8 μA增大到17.9 μA，在拉伸工作条件下，TENG的性能并没有退化。。此外，我们基于垂直腔面发射激光器（VCSEL）、红外探测器和激光打印石墨烯电极（LIG）制备了柔性血氧传感器，可以贴合在手指上监测血氧信号。最后，我们实现了基于TENG的柔性自供电血氧监测，拓展了柔性电子和可穿戴设备的应用。
课题组或作者简介：
王军课题组：王军，雷竞技(中国)官方网站材料与化学工程学院副院长、卓越教授、博士生导师、省级优秀人才。现为海洋先进材料与智能传感器研究中心传感器方向负责人。长期从事复合柔性微纳结构材料的制备、表面拉曼/荧光传感检测以及磁性物理等科研工作，尤其在设计诱导磁场参与材料反应，调控材料晶体生长，促进外磁场诱导磁性氧化物纳米颗粒的微结构变化等研究方面，获得了一些原创性的科研成果。主持了4项国家自然科学基金面上项目、4项省级工业攻关和自然科学基金项目。在国际SCI期刊Nano Lett., Phys. Rev. B, Appl. Phys. Lett., J. Appl. Phys., J. Alloys and Comp.等高影响因子杂志上发表论文50余篇；授权国家发明专利6项。
李舟课题组：中科院北京纳米能源与系统研究所研究员，博导；中国生物医学工程学会青委会副主任委员、中国生命电子学会青年副主任委员。获得北京市杰出青年基金、国家万人拔尖、教育部新世纪、北京市高创计划和北京市科技新星等。主要从事植入/穿戴电子医疗器件、自驱动医疗器件、生物传感器、可降解医疗器件、细胞生物力学的研究。已发表论文140余篇，其中在Nature 和Science的子刊论文7篇，ESI前1‰热点论文1篇和前1%的高被引论文15篇，被引用6900余次，H因子44。担任Science Bulletin, Nano Select, Smart Materials in Medicine副主编和副编辑，获北京市科学技术奖、国际医学与生物工程联合会（IFMBE）青年科学家奖、富士Visual Sonics青年科学家奖、中国发明协会金奖等。
第一作者：陈华民，雷竞技(中国)官方网站材料与化学工程学院副教授，硕士生导师，主要研究方向为柔性光电传感器和摩擦纳米发电机。主持省市级项目2项，以第一作者在Nano Energy, Nano Res., Adv. Mater. Technol.等期刊上发表论文10余篇，授权专利3项。
论文链接：https://doi.org/10.1007/s12274-021-3724-1
