一种Janus-银纳米线全纤维型电子皮肤和在光电多模传感中的应用

本发明属于电子传感，具体涉及一种janus-银纳米线全纤维型电子皮肤和在光电多模传感中的应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、汗液作为一种富含代谢物、电解质及疾病生物标志物的复杂生物体液，已成为实现无创实时健康监测的理想介质。然而，将汗液分析转化为可靠的可穿戴诊断工具仍面临灵敏度、多重检测能力、佩戴舒适性与分析稳定性之间的根本权衡难题。现有的传感技术（如比色法和荧光法）往往缺乏实时监测功能或足够的多重检测深度；而电化学方法则通常需要复杂的多电极阵列才能实现并行检测。

3、表面增强拉曼散射（sers）技术提供了一种极具吸引力的解决方案，通过局域表面等离子体共振和化学增强机制，实现了超高的灵敏度与分子特异性。然而，现有的基于sers的汗液传感器存在两个相互关联的局限性：首先，其检测范围主要局限于一两种疾病标志物；其次，汗液易在基底表面积聚而无法有效传输至sers活性热点区域，从而降低分析性能。此外，较差的透气性及无效的汗液管理会导致佩戴者不适并增加污染风险。尽管微流控技术可改善液体处理性能，但其复杂性和成本高昂阻碍了其大规模应用。因此，亟需一种兼具汗液渗透性、传输活性、高效液体管理功能以及高灵敏度多重检测能力的sers平台。

4、为应对这些相互交织的挑战，近期研究开始转向采用具有不对称润湿性的仿生贾纳斯膜来实现定向液体控制。受荷叶和沙漠甲虫等自然系统的启发，这种具有不对称润湿性的贾纳斯结构已成为实现定向液体传输的有效策略，并已在可穿戴电子设备领域得到广泛应用——主要用于提升吸湿舒适性或与传感元件协同工作。例如，研究人员已开发出集吸湿梯度、辐射冷却及高性能传感功能于一体的贾纳斯纺织材料，用于个人体温管理。近年来，这类结构在液体操控领域受到越来越多关注：它们能在皮肤-电极界面快速吸收汗液或伤口渗出物，从而显著提升佩戴者的舒适度并促进伤口愈合。

5、尽管取得了这些进展，基于janus结构的现有表面等离子体共振传感器仍未能克服上述多种检测瓶颈，并且可检测的分析物种类有限（例如ph和乳酸）。更为关键的是，这些设计中的定向流体传输通常被视为被动收集过程而非主动信号增强策略，导致分析物预浓缩和介电环境优化的潜力大多未被充分利用。此外，在基于janus的系统中，将机械传感功能（如应变检测）与汗液管理型sers平台集成的应用领域仍完全未被探索。因此，在一个简单、稳健且可穿戴的平台上实现智能流体技术与增强型传感技术的无缝集成，仍是亟待解决的问题。理想的系统不仅应能调节汗液以提升舒适度，还应主动利用液体流动来预浓缩分析物，从而显著提高表面增强拉曼散射（sers）在实际应用中的灵敏度与可靠性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种janus-银纳米线全纤维型电子皮肤和在光电多模传感中的应用。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种janus-银纳米线全纤维型电子皮肤（janus-agnws），所述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤为具有多层复合结构的janus-银纳米线双面膜，其由下向上依次包括疏水纤维层（pcl nf）、亲水纤维层（sf nf）和嵌入式银纳米线（agnws）网络层，疏水纤维层为聚己内酯（pcl）纤维层，亲水纤维层为丝素蛋白（sf）纤维膜。

4、第二方面，本发明提供了上述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤的制备方法，包括：

5、依次通过进行电纺丝、静电喷雾和真空过滤制备而成。

6、第三方面，本发明提供了上述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或上述制备方法制备得到的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤作为生化传感和/或应变传感器中的应用。

7、第四方面，本发明提供了一种janus电子皮肤型光电多模传感器，上述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或上述制备方法制备得到的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤作为生化传感和/或机械传感器中的应用。

8、第五方面，本发明提供了一种可穿戴电子产品或个性化健康监测平台，包括上述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或上述制备方法制备得到的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或上述的janus电子皮肤型光电多模传感器。

9、第六方面，本发明提供了一种实现健康监测的方法，所述方法为采用了上述的janus-银纳米线双面膜或上述制备方法制备得到的janus-银纳米线双面膜或上述的janus电子皮肤型光电多模传感器或上述可穿戴电子产品或个性化健康监测平台。

10、上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：

11、本发明提供了一种janus-银纳米线全纤维型电子皮肤，这种全纤维结构的janus-ag nws膜通过顺序电纺丝和真空过滤制备而成，由疏水性聚己内酯（pcl）层、亲水性丝素蛋白（sf）层以及嵌入的ag nws网络组成。janus-银纳米线双面膜可以作为janus电子皮肤型光电多模传感器，既具有生化传感功能，能作为多种汗液生物标志物的检测传感器，还兼具高灵敏度应变传感器特性，其卓越的透气性（水蒸气透过率高达1441.01 g·m-2·d-1）、定向排湿性能及舒适佩戴体验均确保了长期使用的适用性。总体而言，可扩展且能适应不同形态的电子皮肤为下一代可穿戴健康诊断设备提供了完整的解决方案。

12、本发明通过合理调控pcl与sf纤维的孔隙结构，实现了优化的毛细管驱动液体传输系统，既确保汗液高效单向渗透，又保持优异的层间附着力。嵌入的ag nws不仅作为高灵敏度的sers传感器，还具有抗菌活性（对大肠杆菌抑制率达83%）。尤为重要的是，janus结构能自发将微量汗液集中至热点区域，有效防止积聚与回流现象，同时显著提升分析物检测灵敏度。凭借这种集成化设计，能够实现无标记、同步检测汗液中的多种疾病相关生物标志物（如葡萄糖、尿酸、尿素、肌酐、抗坏血酸、多巴胺、乳酸、叶酸，检测限低至10-16），从而实现实时多参数健康监测。

13、本发明开发了一种兼具热舒适性和湿度适应性的janus电子皮肤型光电多模传感器(janus-银纳米线全纤维型电子皮肤)，其采用三阶段流体辅助增强机制，将单向汗液传输与表面增强拉曼散射（sers）生物传感及应变传感功能协同整合。与以往仅限于被动收集液体的janus设计不同，该结构能主动引导汗液定向流动，使生物标志物在嵌入的银纳米线（ag nw）网络上实现预富集，形成内置的“预浓缩”步骤以增强sers信号。该发明解决了分析性能与可穿戴性之间的经典权衡问题，成功整合了汗液管理、生物标志物富集、表面增强拉曼光谱（sers）增强及菌株检测技术，构建了一个可扩展且可靠的下一代个性化健康监测平台。

1. 一种janus-银纳米线全纤维型电子皮肤，其特征在于，所述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤为具有多层复合结构的janus-银纳米线双面膜，其由下向上依次包括疏水纤维层、亲水纤维层和嵌入式银纳米线ag nws网络层，疏水纤维层为聚己内酯纤维层，亲水纤维层为丝素蛋白纤维膜。

2.根据权利要求1所述的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤，其特征在于，疏水纤维层和亲水纤维层之间还包括粘合层，粘合层采用胶黏剂，优选的，所述胶黏剂包括丙烯酸胶黏剂；

3.根据权利要求1所述的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤，其特征在于，janus-银纳米线双面膜的孔隙率为≥80%；

4.一种权利要求1~3任一项所述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤的制备方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：将干燥后的丝素蛋白纤维膜放置在接收器上进行胶黏剂的静电喷涂；进而在涂有胶黏剂的丝素蛋白纤维膜表面上通过电纺丝法沉积聚己内酯纺丝溶液，形成pcl-sf复合膜；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将丝素蛋白纺丝溶液通过电纺丝法制备出原始丝素蛋白纤维，洗涤干燥，即得干燥的丝素蛋白纤维膜；

7.一种权利要求1~3任一项所述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或权利要求4~6任一项所述制备方法制备得到的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤作为生化传感和/或机械传感器中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，生化传感为用于汗液检测的多路sers生物传感器，优选为8种汗液生物标志物的高灵敏检测；

9.一种janus电子皮肤型光电多模传感器，其特征在于，包括权利要求1~3任一项所述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或权利要求4~6任一项所述制备方法制备得到的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤。

10.一种可穿戴电子产品或个性化健康监测平台，其特征在于，包括权利要求1~3任一项所述janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或权利要求4~6任一项所述制备方法制备得到的janus-银纳米线全纤维型电子皮肤或权利要求9所述的janus电子皮肤型光电多模传感器。