深圳先進院柔性應(yīng)變傳感器領(lǐng)域研究獲進展
近日,中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院先進材料研究中心汪正平與孫蓉領(lǐng)導(dǎo)的先進電子封裝材料創(chuàng)新科研團隊,研發(fā)出一種具有低成本、高可拉伸性、高靈敏度等功能特性的柔性可拉伸應(yīng)變傳感器材料,并實現(xiàn)對人體運動行為的實時監(jiān)測。研究成果以《通過電沉積法制備的基于微裂紋機理的鎳/石墨烯包覆的聚氨酯海綿三元雜化材料用于高靈敏度可穿戴柔性應(yīng)變傳感器》為題在線發(fā)表在Journal of Materials Chemistry C上。
可穿戴柔性應(yīng)變傳感器已成為未來發(fā)展智能材料的重點研究方向,其在人機交互系統(tǒng)、電子皮膚、人體運動行為監(jiān)測系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其中,可拉伸性及靈敏度是應(yīng)變傳感器材料重要的性能指標,如何在實現(xiàn)高可拉伸性的同時大幅度提高靈敏度仍是目前面臨的挑戰(zhàn)。 科研人員利用聚氨酯海綿經(jīng)過數(shù)次吸附還原過程制得導(dǎo)電性良好的石墨烯包覆聚氨酯海綿,通過電沉積方法,在其表面包覆一層帶有微裂紋的金屬鎳,利用柔性聚合物封裝方式制備出了鎳/石墨烯包覆的聚氨酯海綿柔性應(yīng)變傳感器。該制備方法簡單、成本低,并將電化學(xué)方法引入了傳感器的制備中,提高了其靈敏度。該柔性應(yīng)變傳感器表現(xiàn)出了良好的性能:寬應(yīng)變范圍(0%~65%)、高靈敏度(36.03~3360.09)、快速響應(yīng)時間(<100ms)、高可靠性(1000次拉伸及彎曲循環(huán))。此外,該傳感器應(yīng)用于人體手指彎曲活動監(jiān)測以及面部肌肉拉伸監(jiān)測等,展示了其在柔性可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域的良好應(yīng)用價值。 該項目得到國家自然科學(xué)基金,廣東省創(chuàng)新科研團隊和深圳市孔雀計劃團隊,國家自然科學(xué)基金-廣東省聯(lián)合基金,國家自然科學(xué)基金-深圳機器人市聯(lián)合基金,深圳市重點研究計劃等的支持。 三元雜化材料結(jié)構(gòu)示意圖(上)電阻變化隨應(yīng)變曲線(左下)以及面部肌肉拉伸測試(右下) 關(guān)鍵詞: 傳感器
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