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  填料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)在外界刺激力場(chǎng)作用下的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化，為高性能力敏傳感材料的設(shè)計(jì)與制備提供重要途徑。但現(xiàn)有工作主要針對(duì)不同微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)材料電阻響應(yīng)行為影響規(guī)律的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，對(duì)力場(chǎng)作用下材料微觀結(jié)構(gòu)的演變機(jī)制及結(jié)構(gòu)-性能構(gòu)效關(guān)系尚不清楚，導(dǎo)致現(xiàn)有柔性傳感材料的設(shè)計(jì)與制備缺乏有效理論指導(dǎo)。

  仿真模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是研究材料形態(tài)結(jié)構(gòu)力場(chǎng)演變與構(gòu)效關(guān)系的重要方法，但現(xiàn)有仿真體系失真、低效、復(fù)雜結(jié)構(gòu)模擬困難，無(wú)法高效完整地統(tǒng)計(jì)并呈現(xiàn)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)隧道節(jié)點(diǎn)分布。

  針對(duì)這一問(wèn)題，四川大學(xué)高分子研究所張新星研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)定限定條件的迭代優(yōu)化策略創(chuàng)建填料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)仿真模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確模擬，采用坐標(biāo)變換與插值近似方法將模擬體系中的隧道節(jié)點(diǎn)分布可視化呈現(xiàn)，首次實(shí)現(xiàn)了填料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)力場(chǎng)演變行為的直觀可視化呈現(xiàn)，為高性能柔性傳感材料的設(shè)計(jì)與制備提供理論指導(dǎo)。

圖一、三種典型微納結(jié)構(gòu)力場(chǎng)演變行為的可視化仿真分析

圖2、不同微納結(jié)構(gòu)力場(chǎng)演變的動(dòng)態(tài)仿真演示

  該仿真模型可直觀反映外界刺激力場(chǎng)作用下不同微納結(jié)構(gòu)的隧道節(jié)點(diǎn)分布演變。相比于現(xiàn)有基于實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，該模型極大提高了微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)估效率，可準(zhǔn)確指導(dǎo)面向不同場(chǎng)景的柔性傳感材料微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

  近年來(lái)，張新星研究員團(tuán)隊(duì)基于材料形態(tài)結(jié)構(gòu)力場(chǎng)響應(yīng)與功能構(gòu)筑這一學(xué)術(shù)思想，在柔性傳感材料的微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其定構(gòu)加工方面取得系列成果。設(shè)計(jì)并制備了乳液組裝隔離結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 8795; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1706658; ACS Appl. Mater. Interfaces, DOI:10.1021/acsami.9b06208; J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 578; J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 2139; J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 10730; etc.）、多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 6246; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 13657; etc.）、螺旋線結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（Chem. Eng. J., 2019, 375, 730; Adv. Mater. Technol., 2019, 4, 1800424; etc.）等多種高性能微納結(jié)構(gòu)柔性力敏傳感材料。

  該工作近期在線發(fā)表在材料領(lǐng)域重要期刊《Mater. Horiz.》上，四川大學(xué)高分子研究所，高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張新星研究員為論文的通訊作者，四川大學(xué)高分子研究所碩士生劉紀(jì)澤為第一作者，四川大學(xué)電子信息學(xué)院陶青川副教授和余艷梅副教授參與了仿真模型的建立工作。本研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（51673121, 51873123）的資助。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/mh/c9mh00389d#!divAbstract