热塑性聚氨酯（TPU）之所以是步态监测传感器的最佳基础材料，主要是因为它被归类为高性能聚合物弹性体。它结合了卓越的拉伸强度、抗撕裂性和高伸长率，使得传感器能够在人体运动的机械应力下可靠运行。
TPU提供了必要的耐用性和弹性，以弥合脆弱电子设备与人体动态特性之间的差距。其化学稳定性确保了即使在运动环境中严苛的条件下（如大量汗液），也能保持一致的性能。
运动中的机械性能
承受关节伸展
步态监测需要一种能够随身体一同运动而不会限制运动或断裂的材料。TPU具有高伸长率，非常适合这项任务。
高频耐用性
在行走或跑步过程中，传感器会承受重复性应力。TPU能够承受约20%的高频拉伸，这与人体关节运动的典型伸展范围完美匹配。
结构韧性
该材料提供了卓越的拉伸强度和抗撕裂性。这确保了即使在承受复杂运动中典型的回弹力和扭转力时，传感器也能保持其结构完整性。
环境稳定性和寿命
耐化学性
可穿戴传感器不可避免地会接触到佩戴者的皮肤和汗液。TPU的特点是其耐油性和化学稳定性，可防止因皮肤油脂或环境污染物引起的降解。
确保长使用寿命
由于它能抵抗汗液和物理应力的分解，TPU延长了传感器的运行寿命。即使在大量出汗和剧烈体育活动的坏境下，它也能随着时间的推移保持可靠。
应用注意事项
匹配拉伸能力
虽然TPU具有高度弹性，但它特别适用于承受约20%的拉伸。工程师必须确保预期的应用不会要求超过此阈值的伸长率，否则可能会影响传感器的准确性或恢复性。
应用环境
TPU因其对汗液的化学稳定性而被选用。然而，对于涉及接触溶剂或典型生物流体（汗液/油脂）以外的化学品的应用，应验证TPU等级的具体化学兼容性。
优化您的传感器设计
在评估步态监测材料时，请考虑您的具体性能要求：
- 如果您的主要重点是机械可靠性：TPU提供了在重复性关节运动中生存所需的高拉伸强度和抗撕裂性。
- 如果您的主要重点是环境耐用性：该材料的耐油性确保传感器在体育活动中因大量出汗而不会过早降解。
通过利用TPU的物理和化学优势，您可以确保您的步态监测系统在实际条件下提供一致的数据。
总结表：
| 关键特性 | 对步态传感器的优势 | 对性能的影响 |
|---|---|---|
| 高伸长率 | 承受约20%的拉伸 | 匹配人体自然关节伸展 |
| 拉伸强度 | 抵抗回弹力和扭转力 | 确保运动中传感器的结构完整性 |
| 化学稳定性 | 耐油和汗液 | 防止因汗液和皮肤油脂引起的降解 |
| 抗撕裂性 | 高频耐用性 | 在重复应力下延长使用寿命 |
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参考文献
- Xiaoyan Yan. A flexible pressure sensor based on electrospun fiber for gait monitoring in football training. DOI: 10.1063/5.0169868
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
