新一代可穿戴電子產品在生物醫學、個人健康監測等領域的快速發展,具有徹底改變人類未來生活方式的潛力。在改善功能電子產品魯棒性的同時提高其可持續穿戴能力(小尺寸、輕量化和自供電性等),是推動上述變革的有效途徑。如,宇航員的太空探索,需要滿足復雜環境下的快速監測(甚至是有毒環境),同時需要實時的人機交互,以將監測信號整合到智能信息網絡中,為穿戴人員的生命健康提供保障。基于接觸起電和靜電感應耦合機制的摩擦電式傳感器,成為改變人類獲取周圍環境信息的高效工具。新一代摩擦電式傳感器在解決電子產品能源供給問題的同時,拓寬了材料的選擇范圍,以此將靈活賦予傳感設備更多的特殊功能。這為通過定制輕質、堅固的摩擦電材料以協同提高可穿戴電子產品的魯棒性和持續可穿戴能力提供了設計思路。
近日,王雙飛院士團隊聶雙喜教授課題組基于“以患為利”的設計思想,制備了一種具有超高強度和多尺度結構的摩擦電氣凝膠膜。“不利的”自加速效應幫助聚合物分子鏈之間形成多重氫鍵并快速出現凝膠化行為,迅速匹配的雙氫鍵誘導纖維素納米纖維與聚苯胺超分子在納米空間內自組裝出具有多尺度纏繞的凝膠結構,同時結合樹葉仿生的增強機制,此氣凝膠膜的拉伸強度提高至104 MPa。基于該氣凝膠膜所構筑的可穿戴摩擦電傳感器顯示出良好的魯棒性和超快的響應(48 ms)。該項成果以題為“Multiscale structural triboelectric aerogels enabled by self-assembly driven supramolecular winding”發表在最新一期國際學術期刊《Advanced Functional Materials》上。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202400476
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