97精品国产99久久久久久免费,91精品丝袜国产高跟在线,亚洲精品在线二区

澳門大學周冰樸課題組 ACS Nano：可因應“壓力”、“拉力”而輸出非重疊電信號的透氣、防水柔性電子皮膚

2022-07-22 來源：高分子科技

作為人體最大的器官，皮膚在人類與周圍環境的實時交互中扮演著重要的角色。近年來，隨著柔性電子、人體修復術、軟體機器人等學科的發展，可模擬人體皮膚感知功能的柔性電子皮膚也漸漸引起了人們的關注。除了模擬類皮膚的機械感知功能之外，如何避免電信號的重疊串擾，則使得單個傳感器能否輸出非重疊的信息具有重要的意義。此外，若電子皮膚還具備一定的透氣性及防水性，則能優化其在長時間佩戴中的舒適性，并為其在不同場景中（如水下、雨天等）的可靠應用提供可能性。

有鑒于此，澳門大學周冰樸研究團隊設計出一種兼具透氣性與防水功能的多孔柔性電子皮膚，可靈敏感知并識別外界或人體“壓力”、“拉力”。該傳感器不僅具有透氣和防水特性，而且能夠在不同方式的力學刺激下輸出可區分的電學信號，因而有望在多場景的穿戴式實時健康監測及多模式的人機交互、智能控制等場合發揮作用。相關研究成果以“Breathable and Waterproof Electronic Skin with Three-Dimensional Architecture for Pressure and Strain Sensing in Nonoverlapping Mode”為題發表在《ACS Nano》。文章第一作者為澳門大學應用物理及材料工程研究院博士生雷銘。該工作受到了澳門科學技術發展基金（0088/2021/A2, 0026/2020/AGJ）與廣東省科技廳聯合基金（2021A0505080004）的經費支持。

圖1 電子皮膚的制備及傳感機理示意圖。（a）電子皮膚的組成、結構及傳感機制。（b）基于磁場作用下的電子皮膚完整制備過程。（c）三維微纖毛表面及透氣微孔的形成示意圖。（d）壓力或拉伸的機械刺激下輸出非重疊電信號的機理。

該工作利用磁力、表面張力、重力的協同效應，使得電子皮膚的三維纖毛陣列可在外加磁場的作用下自發形成；而由于納米材料及結構的團聚作用，多孔表面可在制備過程中隨著溶劑的揮發和磁場的限制而產生。文章系統研究了如何通過不同參數的協同調控，來優化電子皮膚的三維形貌及電學性能，使得其可靈敏感知并識別外界、人體的“壓力”或“拉力”，并能夠兼具有透氣效果和防水功能。孔隙結構的存在則利于穿戴中汗液的揮發而提升舒適性，而三維表面結構的存在則避免了液體串擾電信號的影響。同時，文章亦討論了如何利用磁力團聚效應來平衡三維結構與多孔基底，以實現透氣性、壓力感知及拉伸穩定性的同步優化。此工作綜合展示了該電子皮膚的全方位檢測功能，包括面部表情識別、足底壓力動態感知、關節彎曲監控等。同時，得益于能因應不同的機械輸入（壓力、拉力）而輸出非重疊信號，該電子皮膚亦顯示了其在不同的人機交互界面如摩斯密碼傳輸、機器人控制、多指令系統等方面的應用優勢。

圖2 電子皮膚的多方位性能表征。（a）基于不同質量配比的碳納米管及炭黑（CNT/CB）以調控孔隙率和透氣性。（b）電子皮膚的拉伸性能在不同CNT/CB配比下的對比及優化。（c）透氣性的驗證（鹽酸揮發實驗），及綜合考慮透氣性和拉伸穩定性的電子皮膚制備參數相圖。（d）疏水性能的表征，包括接觸角測試、銀鏡效應，及液滴彈跳的實驗驗證等。（e）傳感器在拉伸及施壓狀態下的電阻正負非重疊變化趨勢。（f）可拉伸電子皮膚在抗液滴干擾的穩定性應用驗證。

圖3 電子皮膚在穿戴式力學監測及人機交互中的應用展示。（a）傳感器用于實時的關節應力感知，壓力捕捉及足底壓強測試，可通過電信號的正負趨勢而反饋所施加的機械輸入。（b）利用非重疊信號，采用壓力與應力的協同輸入來實現快速的摩斯密碼轉化。（c）采用單獨的傳感器件，利用應力與壓力實現機械臂的雙向模式運動。（d）利用兩個完全相同的傳感器，依據電阻值的正負變化而定義為“1”與“-1”，從而實現擴容后的多指令傳輸系統。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04188

版權與免責聲明：中國聚合物網原創文章。刊物或媒體如需轉載，請聯系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。

（責任編輯：xu）

【大中小】【打印】【關閉】

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊

更多>>科教新聞

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

誠邀關注高分子科技