mecc
 
 
about us

news综合资讯

您现在的位置: 首页  - 综合资讯 - 学术快讯

四川大学张爱民:可回收超疏水应变传感器膜的制备及其多功能应用

2022-06-14   易丝帮

尽管柔性传感器在可穿戴电子产品和软体机器人等新兴领域引起了广泛关注,但在实际应用中必须考虑其稳定性,尤其是外部因素对传感性能的影响。在此,研究者通过结合静电纺丝和超声锚固技术,开发了一种具有超疏水性和高灵敏度应变响应的可回收柔性传感器。所构建的分层网络结构由无氟超疏水多壁碳纳米管和纳米颗粒增强的多孔弹性体膜基底组成。所获得的传感器具有优异的应变传感性能,具体表现为超高灵敏度(最大应变系数为12172.46)、80ms的快速响应时间和出色的耐用性(10000次循环)。基于这些突出优势,该应变传感器可以在不受恶劣环境干扰的情况下检测各种人体运动。此外,超疏水膜可以与电子设备结合用于天气监测和水下传感。值得注意的是,损坏的传感器可以通过少量环己烷快速溶解,从而实现材料回收。可回收多功能膜可以减少对环境的潜在污染,在复杂环境中具有很好的应用前景。

 

image.png

图1.(a)超疏水膜的制备过程示意图。(b)SEBS和OTS的化学结构。(c)改性MWCNTs与SEBS膜之间相互作用的示意图。

 

image.png

图2.(a)柔性电子设备的循环过程示意图。(b)膜复合材料在环己烷中的溶解,然后通过静电纺丝进行再生。插图:再生膜的SEM图像。

 

image.png

图3.SEBS和CSLC膜的俯视SEM图像和(c)高倍率SEM图像。(d)CSLC应变传感器中C、O和Si的相应EDS映射。

 

image.png

图4.(a)SEBS、SC和CSLC膜的FT-IR光谱。(b)CSLC和SEBS膜的XPS光谱以及(c)C1s和(d)Si2p XPS峰。

 

image.png

图5.(a)CSLC膜的低液滴附着力。(b)CSLC膜从0°弯曲到180°期间水接触角的变化。插图:CSLC膜表面的球形水滴;弯曲角度分别为0、30和160°。(c)当CSLC膜从0%拉伸到300%时水接触角的变化。插图:CSLC膜表面的球形水滴,应变分别为0、100和200%。(d)200%应变下0-500次拉伸循环中水接触角的变化。插图:原始CSLC膜(左)和拉伸至200%的膜(右)。(e)CSLC膜上不同pH值液滴的接触角。插图:CSLC膜表面上不同pH值的球形液滴。

 

image.png

图6.(a)应变传感器的灵敏度随应变的增加而变化。插图:0-60%应变。(b)循环拉伸-释放试验中1至50%应变下的电阻变化。插图:1-5%应变。(c)在0-50%应变的循环拉伸-释放试验中,应变传感器在不同应变率下的传感性能。(d)应变传感器的响应和恢复时间。(e)在0-10%应变下进行10000次拉伸-释放循环期间应变传感器的稳定性。

 

image.png

图7.超疏水CSLC应变传感器在人体运动中的传感应用。(a)不同程度的手指弯曲。(b)在潮湿、酸、碱以及(c)完全浸入水中等恶劣环境下的手指弯曲。(d)人脸模型图片。(e-i)应变传感器在检测细微动作中的响应曲线,包括(e)眨眼、(f)微笑和(g)脸颊隆起时的轻微面部肌肉运动,(h)阅读不同单词时的声带运动,以及(i)气流。

 

image.png

图8.薄膜应变传感器在水下实时检测中的应用。(a)液滴监测装置。(b)不同下落高度的液滴落在设备上的示意图。(c)小雨、中雨、大雨时传感器的相对电阻值。(d,e)应用该装置检测由电子鸟触发的振动。(f-g)应用该设备检测鱼触发的振动。

 

image.png

图9.(a)当乳液通过CSLC复合纳米纤维膜时,油/水乳液和相应滤液的照片。CSLC复合纳米纤维膜在不同压力下对Span80稳定油包水乳液进行10个过滤循环的分离效率:(b)重力;(c)8kPa的外力。


联系我们

Copyright © 2022 MECC CO.,LTD.版权所有

技术支持:易百讯 - 深圳网站建设

Redmi 10X系列发布会
 
联系我们
×