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性可拉伸應變傳感器材料研究取得突破

2017-10-16 9:29:32

近日，中國科學院深圳先進技術研究院先進材料研究中心汪正平院士與孫蓉研究員領導的先進電子封裝材料創新科研團隊，研發出一種具有低成本、高可拉伸性、高靈敏度等功能特性的柔性可拉伸應變傳感器材料，并成功實現對人體運動行為的實時監測。
研究成果《通過電沉積法制備的基于微裂紋機理的鎳/石墨烯包覆的聚氨酯海綿三元雜化材料用于高靈敏度可穿戴柔性應變傳感器》在線發表在材料領域期刊Journal of Materials Chemistry C(DOI: 10.1039/c7tc03636a)上。
可穿戴柔性應變傳感器已經成為未來發展智能材料的重點研究方向，其在人機交互系統、電子皮膚、人體運動行為監測系統等領域具有廣闊的應用前景。其中，可拉伸性及靈敏度是應變傳感器材料重要的性能指標，如何在實現高可拉伸性的同時大幅度提高靈敏度仍然是目前面臨的一個挑戰。
該團隊成員韓飛和張國平副研究員等利用聚氨酯海綿，經過數次吸附還原過程制得導電性良好的石墨烯包覆聚氨酯海綿，然后通過電沉積方法，在其表面包覆一層帶有微裂紋的金屬鎳，最后利用柔性聚合物封裝方式制備出了鎳/石墨烯包覆的聚氨酯海綿柔性應變傳感器。
該制備方法簡單、成本低，同時將電化學方法引入了傳感器的制備中，提高了其靈敏度。該柔性應變傳感器具有良好的性能：寬應變范圍、高靈敏度、快速響應時間、高可靠性(1000次拉伸及彎曲循環)。
此外，該傳感器成功應用于人體手指彎曲活動監測以及面部肌肉拉伸監測等方面，充分展示了其在柔性可穿戴電子設備領域的良好應用價值。

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