近日，我室研究生王盛蓬、康世亮副研究员、林常规研究员等在期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表了题为“Fiber-Shaped Temperature Sensor with High Seebeck Coefficient for Human Health and Safety Monitoring”的论文 （16(50), 69617-69625, 2024）。文章链接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c17468

       可穿戴温度传感器已广泛应用于健康监测和高温预警系统，在监测人体和环境温度方面发挥着至关重要的作用。传统的温度传感设备通常需要外部电源或频繁充电，这影响了它们的便携性。基于塞贝克效应的热电器件由于其能够直接将温差转换为电信号而获得了广泛的关注。纤维热电器件由于其自然柔韧性、小型化、高可靠性等优点，在高性能热传感应用中极具吸引力。此外，它们具有快速响应时间、低成本和简单的制造方法，这些特性使其在多功能温度传感器件中具有广阔的应用前景。

       在本研究中，使用硫系玻璃Ge₅As₅₅Te₄₀制备热电纤维，具有较高的塞贝克系数(1040 μV/K)和良好的抗结晶性能，是一种p型半导体。由于Ge₅As₅₅Te₄₀具有较强的抗结晶能力，在热拉伸纤维过程中可以很好地保持非晶状态。所得到的热电纤维具有优良的温度传感性能，包括广泛的工作温度范围（25−115°C）、精确的温度分辨率(0.1 K)和快速的响应时间（5s）。重要的是，在温差5-10K之间多次重复情况下，纤维的热电特性依然表现出较高稳定性。此外，纤维可以集成到口罩和可穿戴织物中，用于监测人体呼吸频率，并为高温源接近提供早期预警。

图1. (a) 纤维制备过程中预制棒应力分布图；(b) 纤维制备示意图；(c) 纤维的Seebeck系数；(d) 纤维集成在口罩中的红外热成像图；(e) 纤维集成在织物中的实物图；(f) 人体在正常呼吸和快速呼吸状态下输出电压随时间变化结果