基于半导体纤维的无电源汗液传感器

大邱庆北科学技术院（DGIST）机器人与机电工程系金奉勋教授带领的研究团队，研制出一种基于半导体纤维的可穿戴汗液传感器。这种传感器能够自动收集汗液，并在无需外部电源的情况下，同时分析多种生物信号。相关成果已发表在期刊《Small Structures》上。

汗液：实时健康监测的重要窗口

汗液中含有多种生物信息，如电解质和代谢物，是进行实时健康监测的理想介质。但现有可穿戴汗液传感器多依赖微通道结构（微小管道）或外部刺激诱导出汗，往往导致与皮肤接触不稳定，汗液收集量难以控制，影响监测的可靠性。

二硫化钼复合纤维：像植物根系一样“吸汗”

为解决上述问题，研究团队将二维纳米材料二硫化钼（MoS₂）与聚乳酸（PLA）聚合物结合，制备出一种特殊的半导体复合纤维。该纤维内部具有多孔结构，包含大量微小孔隙，可通过毛细作用自然吸收并输运汗液，类似植物根系从土壤中吸水的过程。

这种设计无需额外的泵或电源，就能将汗液导向传感区域。同时，纤维具备良好的绝缘性能，可减少皮肤与传感器之间的热量流失，避免极少量汗液迅速蒸发，从而保证即便只有极微量汗液也能被有效采集和分析。

一根纤维实现多模态感测

新型传感器具备多模态检测能力，可通过单根纤维同时感知汗液成分和身体运动状态。其工作原理基于不同物质对电导特性的影响：

• 电解质会提高导电性；
• 某些代谢物则会降低导电性。

传感器通过对比这些不同的电响应信号，即可区分多种健康相关指标，无需复杂的数据处理或计算过程。

微量汗液下仍可监测运动

实验结果表明，该传感器还能利用材料在受压时电特性发生变化的特性，来检测身体运动。即使汗液量只有几微升（μL，百万分之一升），传感器仍能稳定工作，实现对运动状态和汗液成分的同步监测。

应用前景：从个护到疾病早筛

“这项研究的关键在于通过织物结构设计，实现汗液的同时收集与分析。”金奉勋教授指出，“我们预期，这项技术不仅可用于个性化健康管理和运动监测，还有望扩展到实时追踪患者生理状态，以及用于早期疾病诊断的平台。”