柔性可拉伸電子學是當前電子學領域的研究熱點之一。通常,該類傳感器由力學部分和電學部分構成。高分子彈性纖維材料由于其優良的拉伸性能被廣泛應用于構筑可拉伸傳感器的力學部分。對于構筑可拉伸傳感器的電學部分,目前的研究往往利用固體導電物質,如金屬/半導體納米顆粒、納米線或者納米片等。對于這種傳感器的設計思路,在傳感器遭遇較大形變的過程中,由于固體導電材料與高分子彈性材料之間的楊氏模量差異(1000000倍左右),導電材料將會出現局部斷裂,導致柔性電子設備出現不穩定的電學性能。
澳大利亞莫納什大學的蘇彬博士、關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電材料用于構筑柔性傳感器電學部分的設想。液態導電體相對于固態導電體,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穩定的電學性能。同時,他們對反復拉伸過程中導電液體與彈性纖維材料之間的浸潤機制進行了初步的研究。他們以離子液體在兩根平行橡皮筋間的浸潤行為為研究模型,發現離子液體種類(碳鏈長短)、纖維間的距離及離子液體體積對液體在纖維上的行為(拉伸、或收縮)有極大影響。 在離子液體浸潤彈性纖維材料的最佳條件下,這種橡皮筋間的液體浸潤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穩定性,即使在極端的拉伸條件下(拉伸應變 1 %-800 %),也表現出良好的電學性能。將這種柔性傳感器縫合在衣物上,可用于實時監測人體運動行為,用以診斷如帕金森綜合征、防止運動傷害等。這種可拉伸浸潤行為的研究將為未來可穿戴柔性及可拉伸電子設備的制備提供一種新的思路。相關論文發表在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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