柔性可拉伸電子學(xué)是當(dāng)前電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。通常,該類傳感器由力學(xué)部分和電學(xué)部分構(gòu)成。高分子彈性纖維材料由于其優(yōu)良的拉伸性能被廣泛應(yīng)用于構(gòu)筑可拉伸傳感器的力學(xué)部分。對(duì)于構(gòu)筑可拉伸傳感器的電學(xué)部分,目前的研究往往利用固體導(dǎo)電物質(zhì),如金屬/半導(dǎo)體納米顆粒、納米線或者納米片等。對(duì)于這種傳感器的設(shè)計(jì)思路,在傳感器遭遇較大形變的過(guò)程中,由于固體導(dǎo)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(dǎo)電材料將會(huì)出現(xiàn)局部斷裂,導(dǎo)致柔性電子設(shè)備出現(xiàn)不穩(wěn)定的電學(xué)性能。
澳大利亞莫納什大學(xué)的蘇彬博士、關(guān)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(dǎo)電材料用于構(gòu)筑柔性傳感器電學(xué)部分的設(shè)想。液態(tài)導(dǎo)電體相對(duì)于固態(tài)導(dǎo)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(duì)穩(wěn)定的電學(xué)性能。同時(shí),他們對(duì)反復(fù)拉伸過(guò)程中導(dǎo)電液體與彈性纖維材料之間的浸潤(rùn)機(jī)制進(jìn)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(rùn)行為為研究模型,發(fā)現(xiàn)離子液體種類(碳鏈長(zhǎng)短)、纖維間的距離及離子液體體積對(duì)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(rùn)彈性纖維材料的最佳條件下,這種橡皮筋間的液體浸潤(rùn)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(xué)穩(wěn)定性,即使在極端的拉伸條件下(拉伸應(yīng)變 1 %-800 %),也表現(xiàn)出良好的電學(xué)性能。將這種柔性傳感器縫合在衣物上,可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)行為,用以診斷如帕金森綜合征、防止運(yùn)動(dòng)傷害等。這種可拉伸浸潤(rùn)行為的研究將為未來(lái)可穿戴柔性及可拉伸電子設(shè)備的制備提供一種新的思路。相關(guān)論文發(fā)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
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