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中國人民大學(xué)賀泳霖等 AFM：耐磨且濕度不敏感的圖案化離子電路制備技術(shù)
2024-10-11  來源：高分子科技

  隨著人機(jī)交互界面技術(shù)的發(fā)展，人們對離子電路的需求不斷增加。離子電路的圖案化技術(shù)在功能集成和微型化方面非常重要，它可以控制電路結(jié)構(gòu)和布局，促進(jìn)各種模塊的協(xié)作和復(fù)雜應(yīng)用的開發(fā)，在提高性能的同時(shí)減少了電路間的干擾和損耗。然而，傳統(tǒng)的表面改性電路在實(shí)際使用中需要頻繁地與物體直接接觸，這可能會(huì)導(dǎo)致磨損而脫落，或是電路斷裂而失效。因此，開發(fā)一種具有優(yōu)異耐磨性和穩(wěn)定性的離子電路圖案化方法變得尤為重要。


  本研究提出了一種名為離子墨水直寫（Direct ionic ink writing, DIIW）技術(shù)，通過筆寫、印章或噴墨打印等方式，將離子液體（ILs）滲透進(jìn)聚氨酯（PU）再聚合，形成互穿網(wǎng)絡(luò)，制造出一種可抵抗砂紙磨損或膠帶剝離的圖案化離子電路。此外，在油性PU內(nèi)部聚合的疏水離子液體，能夠提升離子電路的防水性能，減少了環(huán)境濕度的影響。這種離子電路還能在人工智能（AI）的輔助下感知溫度、壓力和按壓形狀的多信號(hào)。這種便捷的圖案化策略為耐磨導(dǎo)電材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了一種可行的研究方案。該工作以“Direct ionic ink writing on and Penetrating into elastomer for patternable, waterproof, and wear-resistant ionic circuits”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。DOI：10.1002/adfm.202413434。本文的第一作者為安堯，吳君石為共同第一作者，人大賀泳霖老師為本文通訊作者，王亞培老師為共同作者。


Figure 1：離子墨水直寫技術(shù)（DIIW）的過程和基于PU和離子液體形成的互穿網(wǎng)絡(luò)的示意圖與制備過程的一些材料表征。


Figure 2：通過書寫、印章和噴墨打印方法準(zhǔn)備的圖案的示意圖和光學(xué)照片，以及互穿網(wǎng)絡(luò)部分的橫截面和光學(xué)圖像、橫截面的SEM圖像和不同區(qū)域的元素分布。


Figure 3：砂紙磨損和膠帶剝離測試的示意圖和離子電路的電阻變化，以及磨損前后離子電路的SEM和EDS圖像以及不同濕度條件下離子電路的電阻穩(wěn)定性測試。


Figure 4：基于DIIW方法制備的穩(wěn)定且耐磨的離子網(wǎng)絡(luò)，以及與AI模型結(jié)合實(shí)現(xiàn)多信號(hào)識(shí)別的示意圖及效果圖。


  本研究開發(fā)的直接離子墨水書寫技術(shù)為離子電路的制備提供了一種新的可批量制備的圖案化方法。通過PILs和PU的互穿網(wǎng)絡(luò)，顯著提高了離子電路的抗磨損能力。這種方法的簡單性允許使用直接書寫、蓋章和噴墨打印等各種方法進(jìn)行圖案化。并且，這些電路對濕度變化不敏感，比傳統(tǒng)的基于水凝膠的對應(yīng)物更適合長期使用。此外，在人工智能的幫助下，這種離子電路具有感知溫度、壓力和按壓形狀的多重信號(hào)的能力；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)為制造耐磨穩(wěn)定的耐磨離子電路提供了一種簡單實(shí)用的解決方案。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202413434

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（責(zé)任編輯：xu）
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