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暨南大學:超薄褶皺石墨烯-彈性體復合材料的自供電觸覺傳感器

2022-01-07 09:14 傳感器專家網(wǎng)

導讀:研究提出基于晶片級圖案化和可拉伸的納米級超薄褶皺石墨烯-彈性體復合材料的應變不敏感自供電摩擦電觸覺傳感器。

暨南大學麥文杰研究員、北京納米能源與系統(tǒng)研究所潘曹峰研究員、寧波材料所陳濤研究員、澳大利亞莫納什大學Gao Wenchao等在《Advanced Functional Materials》期刊發(fā)表名為“Strain-Insensitive Self-Powered Tactile Sensor Arrays Based on Intrinsically Stretchable and Patternable Ultrathin Conformal Wrinkled Graphene-Elastomer Composite”的論文,研究提出基于晶片級圖案化和可拉伸的納米級超薄褶皺石墨烯-彈性體復合材料的應變不敏感自供電摩擦電觸覺傳感器。

超薄石墨烯薄膜由無缺陷的石墨烯納米片在空氣-水界面上自組裝,然后轉移到 Ar 等離子體處理的聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)預拉伸基材上。在應變消除后,由于等離子體處理導致內(nèi)層和表面上的超薄二氧化硅狀層之間的不匹配變形,彈性基材上會產(chǎn)生皺紋。

更重要的是,結合光刻和陰影掩模技術,開發(fā)了一種制備工藝,無需高溫、退火、蝕刻、或有機溶劑操作?;谶@種復合材料,制備了一種半透明的高度可拉伸的單電極摩擦納米發(fā)電機(SE-TENG),TENG 可以拉伸到 100% 應變,而不會出現(xiàn)明顯的功率輸出衰減。此外,結合圖案化技術制備了本質上可拉伸的自供電觸覺傳感器陣列,在人機交互界面和應變不敏感自供電壓力傳感器陣列方面具有良好的應用潛力。該研究為構建新型基于石墨烯的完全可拉伸軟電子器件提供了可能,該器件可以受益于石墨烯所需的高性能,包括生物相容性、成本效益、柔性、高導電性和穩(wěn)定性。

該研究的新型復合材料可以證明是構建各種新型石墨烯或其他二維材料應變不敏感的可拉伸和可穿戴傳感器陣列的新機會,以滿足穩(wěn)定性、高導電性、生物相容性和成本等挑戰(zhàn)性要求-有效的。

論文地址:

https://doi.org/10.1002/adfm.202107281