【48812】天科大高萌李洁CEJ:共价界面增强的超安稳柔性传感器
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【48812】天科大高萌李洁CEJ:共价界面增强的超安稳柔性传感器

2024-08-11 05:24:33 Kaiyun官方网

  作为一种新式的电子科技类产品,能够感知实际国际并与之互动的柔性应力传感器鄙人一代顶级使用中至关重要。但是,在动态运动及恶劣环境中,这些设备常常会呈现功能退化及毛病,这大大削弱了其安稳性和可靠性。这首要源于聚合物基体和导电资料之间单薄且不安稳的粘附,然后不可避免地导致界面失效。因而,火急地需求开发一种通用的方法来树立更强的界面相互效果,然后在严苛和杂乱的机械条件下延伸所构建传感器的安稳性和使用寿命。

  近来,天津科技大学高萌/李洁课题组提出了一种通过引进共价界面来进步传感器机械和环境安稳性的战略(图1)。详细上,通过将聚氨酯丙烯酸酯 (PUA) 低聚物与具有丙烯酸酯键的硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (γ-MPS) 之间的一步光聚反响,取得了改性的S-PU。可水解缩合的甲氧基团被润饰于聚合物链上,这使得Ti3C2Tx MXene外表的羟基与之构成共价Ti-O-Si键,显着提高了导电资料于基质上的界面粘附强度,取得界面增强的S-PUM/MXene压力传感器 (S-PUM)。别的,伴随着聚合物内部游离的甲氧基自缩合为Si-O-Si键,传感器的力学功能也取得了显着的进步。

  增强后的S-PUM传感器的界面粘附性与机械功能有了显着的进步(图2)。得益于增强界面,S-PUM在紧缩前有着更均匀的导电资料粘附,并在高强度紧缩回弹循环和继续30天的水洗过程中依然不发生掉落。别的,构成的两层增强网络使其在1000次80%紧缩循环严苛的测验后彻底回弹而不变形。一起在10000次50%紧缩后仍表现出小于PUM的最大应力丢失和模量丢失。

  S-PUM传感器显示出令人满意的传感安稳性(图3)。关于不同紧缩应变的循环测验和梯度测验,S-PUM输出了安稳且易于分辩的信号。别的,在周期紧缩实验中,S-PUM坚持了均匀的信号输出趋势,安稳性远超于了PUM。此外,S-PUM在通过严峻的水洗和酸洗(1M HCl)仍能继续输出安稳的信号。成果证明了共价界面对传感安稳性显着的提高效果。

  依据S-PUM的压力传感阵列被证明具有耐水洗和酸洗的功能(图4)。相同载荷下,阵列能够确保在洗刷前后输出简直共同的信号散布。别的,S-PUM被进一步组装为用于坐姿监测的智能坐垫。依据成果得出,关于长期监测不同坐姿,S-PUM能够精确辨认并输出对应的色彩映射。在测验完毕后站立时,坐垫可彻底康复。成果证明了S-PUM压力传感器的安稳性和耐用性,也证明其在姿势检测和人机交互等范畴具有宽广使用远景。

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