北航陳愛華教授《Small》：壓電納米發電機/液晶聚合物復合纖維用于可動態彎曲紫外通信器件
2022-07-28 來源：高分子科技
紫外光通信具有抗干擾和抗攔截的本征優勢，是無線電靜默條件下的重要通信方式之一。為了提升通信系統的便攜性與集成能力，發展可穿戴柔性紫外傳感器具有重要意義。目前，可穿戴類器件的構建主要是將光電半導體敏感元件集成到柔性基底上，由于兩類材料間的彈性模量不匹配、表面能差異較大等問題，導致運動過程兩種材料容易分離脫落，限制了其作為可穿戴設備在行走、奔跑等動態環境下的使用。交聯液晶聚合物（Crosslinked Liquid Crystalline Polymers, CLCPs），或液晶彈性體（Liquid Crystalline Elastomers，LCEs），兼具高分子質量輕、比強度高、耐疲勞等優勢，其液晶的有序結構還賦予了材料分子間的協同作用以及各向異性，極大地提高了材料對環境的刺激響應能力和響應速度，是構建本征柔性可穿戴電子產品的潛力材料。
圖1.（a）可動態彎曲紫外通信系統的設計；（b）自驅動全柔性ILCP/P(VDF-TrFE)紫外傳感器的制備工藝流程；（c）器件結構與傳感原理示意圖；（d）分子結構示意圖；（e）纖維實物照片；（f）纖維偏光顯微鏡照片。 復合織物通過壓電效應和電阻效應的耦合作用，建立了更高效的光-力-電信號的轉換機制，大大提高了紫外傳感器的靈敏度和響應時間。ILCP/P(VDF-TrFE)器件具有190 ms的快速響應時間、10000次測試循環的穩定性和防水性，且無需外部電源工作，如圖2所示。由于復合織物的本征柔性，動態彎曲對紫外探測器傳感信號的影響有限。即使在2.5 Hz彎曲頻率和200 m-1曲率的動態條件下，該器件在1.0 mW·cm-2紫外光下的性能變化（彎曲不敏感性）小于1%。
圖3. 紫外通信系統：（a）靜態和（b-d）動態彎曲工作模式的實際工作過程照片。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202202639
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（責任編輯：xu）
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