中山大學材料科學與工程學院周劍副教授團隊在共軸纖維狀彈性導體研究方面取得重要進展，該工作近期以Buckled Conductive Polymer Ribbons in Elastomer Channels as Stretchable Fiber Conductor為題發表在《先進功能材料》(Adv. Funct. Mater. 2020, 30 (5), 1907316) 上，周劍副教授為第一及通訊作者，沙特阿卜杜拉國王科技大學固體力學專家Gilles Lubienau教授為共同通訊作者。此項研究得到中山大學“百人計劃”啟動經費的資助。
大應變電阻穩定型彈性導電纖維的構建
近年來電阻穩定型彈性導體在導電材料、封裝方法及結構設計方面有一定突破。然而它的發展還處在探索和樣品試制的階段，離能夠同時滿足高電導率、大應變下電阻穩定、大批量制備、綠色環保等還有很大距離, 開發溫度可控及具有人體適配性的可穿戴加熱器是醫療健康領域的現實需求。因此從材料開發、加工工藝、器件設計等源頭上入手進行創新, 開拓新型電阻穩定型彈性體制備技術，發展其綠色制造工藝，將為新一代醫用可穿戴加熱器的發展奠定理論基礎和技術源泉，對豐富和發展柔性電子科學也具有重要的科學與現實意義。
針對上述需求和關鍵科學問題，中山大學材料科學與工程學院周劍副教授團隊設計了芯層為屈曲狀導電帶，而殼層為彈性體的共軸導電纖維，纖維在拉伸到680%的應變時電阻變化僅為4%。本項目發展了溶液拉伸干燥法實現芯層屈曲結構的新技術，闡明共軸纖維芯層屈曲結構形成的機制，實現大應變下電阻穩定型纖維的構建。該成果于近期發表，周劍副教授為第一及通訊作者, 中山大學材料科學與工程學院為第一單位，論文其它作者為華南理工大學晉剛教授，碩士生田國強；沙特阿卜杜拉國王科技大學教授Gilles Lubineau, 博士生信陽陽和博士生陶然。該項目同時取得 1 項美國臨時專利授權（US 62/926,608）。
后續工作將以柔性電子可承受大變形和適用復雜曲面的特征為基礎，針對目前可穿戴加熱器存在的由不規則多維度任意形變導致的治療溫度不可控、作用位點精確度差等缺陷，建立導電芯層屈曲、應變不敏感、與人體具有適配性的共軸薄膜結構，提出芯層為屈曲狀的導電薄膜而外層為彈性體膜袋的共軸薄膜設計思路。在此基礎上，研究芯層單向或雙向屈曲結構形成的機制和拉伸過程中芯層與膜袋的界面間相互作用，闡明共軸薄膜在拉伸過程中電阻不變的準則，揭示應變下其電驅動加熱機制，為新一代醫用可穿戴加熱器的發展奠定理論基礎和技術源泉。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201907316
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