构筑PEDOT:PSS三维隔离导电网络可拉伸聚合物实现无线传感

高分子科学前沿  |   2019-11-28 12:17

来源:高分子科学前沿

随着5G时代“人体联网”的来临,如何把人体所有的信息通过各式各样的高性能柔性电子器件有效的连接起来显得尤为重要。柔性电子技术作为一种能够改变未来科技、经济、社会格局的颠覆性技术正受到广泛的关注。其中,能够对外界非接触式刺激信号精确感知的无线柔性传感器是柔性电子系统的重要组成。生物体能够对诸多无线刺激信号灵敏监测,如动物的触须能够感知空气中微小的气流和振动,以实现对周围环境的灵敏感知;同时,具有光子晶体的昆虫翅膀或者外壳会随着外界的湿度变化而改变色彩。

近日,中国科学技术大学徐航勋教授课题组利用静电相互作用,使具有感知湿度、温度和光热信号的导电高分子(PEDOT:PSS)链吸附在羧基丁苯乳胶纳米球上,通过在35 ℃下缓慢挥发诱导自组装的方式,成功合成了一种新型可延展(~340%)导电聚合物薄膜(图1)

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图1. 新型可拉伸导电聚合物薄膜

由于在薄膜形成过程中内部自发形成具有独特的仿生三维自隔离结构,可以将湿度和温度等信号灵敏地转换为电信号,实现了类似皮肤的多参数感知特性(动画)。

动画. 仿生可延展薄膜对热刺激的响应

该多功能仿生柔性传感器系统的性能诸如灵敏度、响应时间、感知区间、持续耐久性以及可延展能力均接近或超过了目前已报道的可延展传感器件。此外,通过对比实验证实独特的三维自隔离结构对实现高灵敏度的传感至关重要,相比于其他结构的薄膜,三维结构的传感灵敏度最高(图2)。

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图2. 不同结构聚合物薄膜的无线传感性能对比

这项工作为今后合成此类软物质功能材料,开发新一代仿生高性能柔性传感器件提供了新的设计策略,以Stretchable Polymer Composite with a 3D Segregated Structure of PEDOT:PSS for Multifunctional Touchless Sensing为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces.。

全文链接:

https://doi.org/10.1021/acsami.9b16353

来源:Polymer-science 高分子科学前沿

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjM5NzA5OA==&mid=2651724599&idx=3&sn=30c9ffc534787266f7a7be9c43624211&chksm=8b4a0972bc3d80641a81b74dac4dbc531c2d8a430f9426a9adb478115968b5bbe34b1414bffe&scene=27#wechat_redirect

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