兼具柔軟性和導(dǎo)電性的導(dǎo)電彈性體被廣泛用于柔性電子領(lǐng)域。然而，導(dǎo)電彈性體通常表現(xiàn)出突出的問(wèn)題，如溶劑揮發(fā)和泄漏，以及較差的機(jī)械和導(dǎo)電性能，這限制了它們?cè)陔娮悠つw(e-skin)中的應(yīng)用。在這項(xiàng)工作中，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所官輪輝研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)利用基于深度共晶溶劑（DES）的創(chuàng)新雙網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，制備了一種性能優(yōu)異的無(wú)液體導(dǎo)電離子凝膠（LFCIg）。雙網(wǎng)LFCIg通過(guò)動(dòng)態(tài)非共價(jià)鍵交聯(lián)表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能(在保持1.23 Mpa的斷裂強(qiáng)度的同時(shí)具有2100%的應(yīng)變能力)和>90%的自愈效率，以及23.3 ms的超強(qiáng)電導(dǎo)率和3D 打印能力。此外，基于LFCIg 的導(dǎo)電彈性體已被開(kāi)發(fā)成一個(gè)可拉伸的應(yīng)變傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同機(jī)器人手勢(shì)的準(zhǔn)確響應(yīng)識(shí)別、分類和鑒定。更令人印象深刻的是，通過(guò)在柔性電極上原位 3D 打印傳感器陣列，生產(chǎn)出具有觸覺(jué)感應(yīng)功能的電子皮膚，以檢測(cè)輕質(zhì)物體并識(shí)別由此產(chǎn)生的空間壓力變化。總之，這些結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的LFCIg 具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，在柔性機(jī)器人、電子皮膚和生理信號(hào)監(jiān)測(cè)方面具有廣泛的應(yīng)用潛力。相關(guān)研究以“A liquid-free conducting ionoelastomer for 3D printable multifunctional self-healing electronic skin with tactile sensing capabilities”為題發(fā)表在Materials Horizons期刊上。

2. 3D 打印雙模電子皮膚：高清透氣解鎖生發(fā)新路徑

有神經(jīng)缺陷的人面臨著感知周圍環(huán)境的困難，因此迫切需要能夠監(jiān)測(cè)外部刺激和溫度變化的可穿戴電子皮膚(e-skin)。然而，電子皮膚的單片結(jié)構(gòu)不利于透氣，并阻礙毛發(fā)生長(zhǎng)，限制了其穿著的舒適性。在這項(xiàng)工作中，太原理工大學(xué)Qiang Zhang教授團(tuán)隊(duì)制備了完全3D打印的電子皮膚，允許頭發(fā)滲透和生長(zhǎng)。這種電子皮膚還實(shí)現(xiàn)了同時(shí)檢測(cè)壓力和溫度，以及100 cm^-2的高觸覺(jué)分辨率，這接近于人類的指尖。溫度傳感器在10-60°C內(nèi)保持線性測(cè)量。通過(guò)犧牲模板法制備的孔隙微結(jié)構(gòu)幫助壓力感應(yīng)單元實(shí)現(xiàn)了0.213 kPa^-1的高靈敏度?？紤]到人類頭發(fā)的分布，研究了電子皮膚主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)頭發(fā)的滲透和生長(zhǎng)。開(kāi)發(fā)了用于3D打印的高性能壓敏墨水和透明柔性基底墨水，通過(guò)多材料原位3D打印實(shí)現(xiàn)了結(jié)合這些功能的電子皮膚，具有高精度和高一致性。溫度和壓力傳感器分別進(jìn)行了無(wú)干擾的同步檢測(cè)，觸覺(jué)傳感器陣列準(zhǔn)確識(shí)別了不同位置的刺激。相關(guān)研究以“Three-Dimensional Printed Bimodal Electronic Skin with High Resolution and Breathability for Hair Growth”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。

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