柔性可拉伸電子學是當前電子學領域的研究熱點之一。通常,該類傳感器由力學部分和電學部分構成。高分子彈性纖維材料由于其優良的拉伸性能被廣泛應用于構筑可拉伸傳感器的力學部分。對于構筑可拉伸傳感器的電學部分,目前的研究往往利用固體導電物質,如金屬/半導體納米顆粒、納米線或者納米片等。對于這種傳感器的設計思路,在傳感器遭遇較大形變的過程中,由于固體導電材料與高分子彈性材料之間的楊氏模量差異(1000000倍左右),導電材料將會出現局部斷裂,導致柔性電子設備出現不穩定的電學性能。
澳大利亞莫納什大學的蘇彬博士、關麗云博士和他們的合作者提出利用離子液體作為替代固體導電材料用于構筑柔性傳感器電學部分的設想。液態導電體相對于固態導電體,具有較低的楊氏模量,因而在大彈性形變下,能隨著彈性纖維材料的形變而拉伸并保持相對穩定的電學性能。同時,他們對反復拉伸過程中導電液體與彈性纖維材料之間的浸潤機制進行了初步的研究。他們以離子液體在兩根平行橡皮筋間的浸潤行為為研究模型,發現離子液體種類(碳鏈長短)、纖維間的距離及離子液體體積對液體在纖維上的行為(拉伸、或收縮)有極大影響。 在離子液體浸潤彈性纖維材料的最佳條件下,這種橡皮筋間的液體浸潤體系可以制成可拉伸電子傳感器,并具有較高的靈敏性及良好的電學穩定性,即使在極端的拉伸條件下(拉伸應變 1 %-800 %),也表現出良好的電學性能。將這種柔性傳感器縫合在衣物上,可用于實時監測人體運動行為,用以診斷如帕金森綜合征、防止運動傷害等。這種可拉伸浸潤行為的研究將為未來可穿戴柔性及可拉伸電子設備的制備提供一種新的思路。相關論文發表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201600443)上。
原文鏈接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201600443/abstract#rd
- 南方科技大學郭傳飛教授團隊 Matter:柔性傳感器界面再突破 - 超細微柱賦能強韌粘接與高靈敏感知 2025-07-01
- 華科大吳豪等 Sci. Adv.:可重復使用柔性電子系統用于醫療健康監測 2025-06-26
- 南開劉遵峰教授課題組招收2026年入學推免碩士、直博生等 - 材料學、化學、高分子、生物學、紡織與纖維、計算模擬、電子信息... 2025-06-13
- 華南農大胡傳雙教授、林秀儀副教授、徐江濤副教授 Adv. Sci.:雙網絡離子水凝膠實現可穿戴電子器件電磁屏蔽與自供電傳感一體化 2025-07-03
- 華南理工江賽華教授課題組 CEJ:基于3D打印技術構建的可穿戴柔性觸覺摩擦電傳感器在材料感知領域的應用 2025-05-29
- 深圳技術大學史濟東等 Carbon:基于石墨烯-納米纖維素復合薄膜的自修復應變/濕度雙模傳感器的設計及在可穿戴呼吸監測的應用 2025-05-28
- 武漢紡大徐衛林教授、陳鳳翔教授/浣江實驗室王凱教授、孫書劍教授 Mater. Today 綜述:高性能纖維材料引領空天應用新時代 2025-06-25