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材料成型后灵敏度可调的柔性力传感器-来自电子科大崔家喜教授团队

返回列表 来源:天工俊联 浏览:- 发布日期:2020-07-30 08:53:12【

本文来自“老酒高分子 高分子科技

电子皮肤是模仿人类皮肤的触觉能力(热、光、力、湿度等)的柔性电子器件,在软体机器人、假肢、健康检测等领域有着重要的应用。人的皮肤具有四种不同功能的机械感受器来感应外界的力,它们分别是两种慢适应性感受器(SA-I和SA-II)以及两种快适应性感受器(FA-I和FA-II)。这些功能各异的机械感受器使得皮肤在感受机械刺激的时候能够根据力的属性(强弱和频率)可以动态调控其灵敏度,以此达到大范围内的机械刺激。目前,各种各样的灵敏度可调的力学传感器已被广泛报道,但是这些可调力学传感器大多是在材料成型之前通过成分和结构的控制来实现的,材料成型后再根据服役条件的需求调控传感器灵敏度仍然是一个难题。

针对以上问题,崔家喜教授团队利用动态聚合物复合材料特殊的机械性能实现了力学传感器成型后的按需调控。如设计图所示(图1),动态聚合物复合材料在高应变速率下表现出固态性质,在低应变速率下表现出液体性质。在固态性质下,导电聚合物通过可逆打开导电网络来感应外界机械刺激,因而可用作力学传感器;在液态性质下,聚合物网络和导电网络可重组,以此改变材料的灵敏度。

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基于此,他们用碳粉/酸催化动态聚二甲基硅氧烷(CB/dPDMS)导电聚合物复合材料来证明灵敏度的成型后可调。他们利用溶剂挥发的方法制备了渗透阈值低的聚合物复合材料(图2);研究了导电聚合物复合材料中碳粉网络和聚合物网络之间的相互作用关系,以及两种网络对材料灵敏度的影响(图3);证明了CB/dPDMS聚合物复合材料的固态/液态性质,以及灵敏度的成型后可调(图4);实现了柔性力传感器的按需调控(图5)。

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