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  目前，以健康監(jiān)護、運動管理為代表的可穿戴柔性電子正成為電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新興領(lǐng)域，也成為傳感電子材料與器件研究最前沿方向。以柔性電子皮膚為代表的高性能柔性傳感器在其中扮演重要角色，是實現(xiàn)柔性電子產(chǎn)品功能智能化、靈敏化的核心部分。電容式力學(xué)、應(yīng)變傳感器因其在低的應(yīng)力應(yīng)變時能獲得高動態(tài)響應(yīng)的能力，成為柔性傳感高性能化發(fā)展的重點方向之一。但目前基于納米敏感材料的柔性電容式力學(xué)、應(yīng)變傳感器仍面臨檢測靈敏度低、檢測范圍窄、響應(yīng)恢復(fù)時間不夠快等性能的局限。中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)及納米仿生研究所張珽研究員課題組在前期柔性電子皮膚的研究基礎(chǔ)上（Advanced Materials, 2014, 26, 1336-1342, Cover; Advanced Materials, 2015,27,1370-1375; Inside Back Cover），針對這一問題，進行了深入而細(xì)致的研究。


  研究團隊探索發(fā)現(xiàn)在提升柔性電容傳感器性能的各類方法中，通過介電層微結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是最有效方法之一，然而微結(jié)構(gòu)復(fù)雜制備工藝及其與介電層之間相互匹配關(guān)系是需要解決的關(guān)鍵問題。 針對這一難題，該團隊向自然界探尋答案，利用荷葉表面存在的天然微結(jié)構(gòu)為仿生模板，實現(xiàn)了柔性襯底表面均勻分布的微結(jié)構(gòu)（Micro-caves），并結(jié)合聚苯乙烯（PS）微球和空氣介質(zhì)構(gòu)筑了微結(jié)構(gòu)化的雙介質(zhì)介電層。通過對表面微結(jié)構(gòu)與聚苯乙烯微球之間尺寸匹配優(yōu)化，及在受力條件下利用微結(jié)構(gòu)擴張同時實現(xiàn)極距減小、接觸面積增加及介電常數(shù)改變等多參數(shù)的協(xié)同變化，從而大大增加了柔性電容式傳感器的靈敏度(0.815 kPa?1)、響應(yīng)時間(38 ms)及響應(yīng)范圍（0-50 N）等，由此構(gòu)建的柔性傳感陣列可實現(xiàn)對觸壓、扭曲及拉伸等不同力學(xué)量的選擇性響應(yīng)。

  該工作中以自然界中存在的生物表面為模板構(gòu)筑三維多孔柔性襯底，不但可以作為一種的普適方法，在改善其他諸如柔性超級電容器及柔性太陽能電池等柔性電子器件性能方面也可得到廣泛應(yīng)用，拓寬了柔性微結(jié)構(gòu)材料研究新思路。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于近期的Small( DOI:10.1002/smll.201600760)上。

  （本項目獲得國家973基礎(chǔ)研究項目、中科院先導(dǎo)項目、國家自然基金面上項目，江蘇省青年基金，中國博后面上基金、江蘇省博后特別資助的支持。）