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  近年來，可感知非接觸式刺激信號的柔性仿生電子皮膚傳感器件由于其在遠程安全與健康監測、人工假肢以及智能機器人等領域擁有巨大的應用潛力，受到了越來越多的關注。然而，現有的非接觸傳感器件由于功能響應材料的限制，受限于傳感功能單一和拉伸性能較差的缺點，難以滿足實際需求。因此，如何開發可拉伸、高靈敏的非接觸式傳感器件，實現多功能無線感知仍然是一項極具挑戰性的研究難點。

  導電高分子具有可溶液加工、結構易調、離子/電子導電以及多重刺激響應能力等優勢，使得其成為研發新一代非接觸式傳感器件的理想材料。但是，其本征脆性結構以及傳感性能較差的劣勢成為其進一步無線傳感應用的瓶頸。近日，中國科學技術大學徐航勛教授課題組利用揮發誘導自組裝技術和靜電相互作用，在可拉伸乳膠薄膜中構建具有三維隔離結構的PEDOT：PSS導電網絡，成功制備出一種新型可高度拉伸（~340%）導電聚合物薄膜。

圖1. 新型具有三維隔離導電通道可拉伸聚合物薄膜

  這種新型的導電聚合物復合材料由于其厚度薄（~80 μm）、模量低（~26 MPa），具有與不同材質（塑料、葉片、玻璃以及木頭）的凹凸表面共形貼合的能力。制備的聚合物復合材料由于其獨特的三維導電網絡結構，對外界刺激信號十分靈敏。薄膜器件的濕度感知性能（1.09%/%RH）、溫度感知性能（0.72%/ oC）均媲美甚至超過目前所報道的基于無機材料的高靈敏柔性傳感器件。另外，由于導電高分子獨特的光熱轉換能力，使得該聚合物復合材料還具備優異的近紅外光（808 nm）感知能力。研究人員進一步設計并演示了此薄膜材料在接近感感知方面的應用，其對人手接近的響應能力（52%）以及檢測距離（12 cm）均超越了已報道的接近感傳感器件。在以上各項非接觸式傳感測試中，材料均展現了可靠性、毫秒級的響應時間以及性能可承受大變形（~100%）等優秀性能。此外，他們還探究了該復合聚合物材料具有對人體呼吸監測、熱源識別以及手掌動作定位等實際環境信號的優秀感知能力。

圖2. 新型聚合物傳感器多重刺激感應能力

  基于此新型聚合物材料，研究人員還進一步集成了溫度與接近感雙重刺激信號感知平臺用于動態識別溫度和接近感以及非平面空間感知應用，極大地擴展了非接觸傳感器件的應用范圍，為今后設計此類軟物質功能材料提供新的思路。

圖3. 雙重信號動態感知集成平臺

  相關研究成果以Stretchable Polymer Composite with a 3D Segregated Structure of PEDOT:PSS for Multifunctional Touchless Sensing為題發表于ACS Applied Materials & Interfaces.

  全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.9b16353