国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  隨著人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，柔性電子在健康監(jiān)測、人機交互及智能機器人等方面受到了廣泛關(guān)注。目前開發(fā)的柔性應(yīng)變傳感材料通常情況下具有較為單一的觸覺傳感特性。發(fā)展一種具有良好傳感功能、可靠的供電能力及可調(diào)控光學(xué)特性等多功能集成的交互式柔性傳感材料具有重要意義。

  近日，鄭州大學(xué)申長雨院士、劉春太教授團隊代坤教授與中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所潘曹峰研究員合作在柔性靜電紡絲聚合物膜中引入發(fā)光材料制備了柔性發(fā)光膜，如圖1，后在其表面基于碳納米管（CNT）和MXene協(xié)同構(gòu)筑導(dǎo)電層，通過引入仿生微裂紋結(jié)構(gòu)，大幅地提高了柔性傳感材料的應(yīng)變傳感性能；同時將應(yīng)變傳感與光學(xué)特性相結(jié)合，實現(xiàn)了材料在可視化傳感領(lǐng)域的潛在應(yīng)用；此外，該電子皮膚具有良好的供電能力，在自供能觸覺傳感方面也展示出良好的應(yīng)用前景。

圖1. 柔性多功能光-電傳感材料（SPMSS）的結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖2. 柔性多功能光-電傳感材料（SPMSS）的應(yīng)變傳感性能及敏感機制

  如圖2，得益于仿生微裂紋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，柔性多功能光-電傳感材料在拉伸中表現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)變傳感性能，包括超高的靈敏度（最大靈敏度GF為3.92×10⁷），較快的響應(yīng)時間（5 ms），超低的應(yīng)變檢測限（0.001%應(yīng)變）和良好的耐久性（45000次拉伸/回復(fù)循環(huán)測試）及較寬的應(yīng)變響應(yīng)范圍（0-65%）。

圖3. 柔性多功能光-電傳感材料的可調(diào)光學(xué)特性

  如圖3，基于熒光電紡纖維膜的柔性和光學(xué)特性，MXene/CNT導(dǎo)電層優(yōu)異的紫外屏蔽能力以及獨特的應(yīng)變依賴的微裂紋結(jié)構(gòu)，材料在拉伸和回復(fù)的過程中表現(xiàn)出快速可逆的力致發(fā)光特性。通過熒光光譜定量地研究了材料在不同拉伸過程中的力致發(fā)光性能，在熒光強度/傳感性能-拉伸應(yīng)變之間構(gòu)建了對應(yīng)關(guān)系，為可視化傳感的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

圖4. 柔性多功能光-電傳感材料的TENG性能

  如圖4，由于絕緣的靜電紡絲熒光纖維膜具有較強的摩擦電正性和良好柔韌性，MXene/CNT協(xié)同導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出優(yōu)異的電子傳輸能力，這使得雙電極模式的摩擦納米發(fā)電機（TENG）展示出優(yōu)異的摩擦電輸出性能，包括開路電壓（V_OC=540 V）、短路電流（I_SC=42 μA）、短路電荷（Q_SC=317 nC）和較高的能量功率密度（7.42 W/m²），以及良好的充電-供電能力（驅(qū)動微型電子設(shè)備）。

圖5. 柔性多功能光-電傳感材料在可視化傳感、健康監(jiān)測和自供電傳感中的應(yīng)用

  如圖5，材料在可穿戴領(lǐng)域展示出廣泛的應(yīng)用前景，不僅可以準(zhǔn)確地監(jiān)測人體不同部位的脈搏，還可以從已得的脈搏信號中獲取并分析生理參數(shù)對人體進行健康監(jiān)測及評估。此外，電子皮膚通過明顯的熒光分布以及同步且準(zhǔn)確的彎曲傳感行為，可以清晰地分辨出手指的彎曲角度及不同手勢，實現(xiàn)其在可視化傳感方面的應(yīng)用。單電極模式的TENG（S-TENG）在0-5 kPa的小壓力范圍內(nèi)具有較高的靈敏度（3.443 mV Pa^-1），可以有效收集生物機械能和感知觸覺刺激。通過集成多個S-TENG傳感單元制備S-TENG傳感陣列，成功地將手指觸摸的軌跡映射在二維區(qū)域，實現(xiàn)其在自供能傳感方面的應(yīng)用。

  這一研究成果表明基于高分子基體的加工及仿生結(jié)構(gòu)的構(gòu)建可有效提升柔性傳感材料的敏感性能。材料實現(xiàn)的應(yīng)變傳感、可視化傳感及自供能傳感的有效結(jié)合為新一代交互式多功能柔性電子的制備其在可穿戴領(lǐng)域的多功能應(yīng)用提供了新思路。

  相關(guān)研究以“Bioinspired Multifunctional Photonic-Electronic Smart Skin for Ultrasensitive Health Monitoring, for Visual and Self-Powered Sensing”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上。鄭州大學(xué)為第一作者單位，碩士研究生趙祎為論文第一作者，代坤教授、劉春太教授和中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所潘曹峰研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金項目、國家自然科學(xué)基金-河南聯(lián)合基金、河南省優(yōu)秀青年科學(xué)基金等項目的資助。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202102332