1.研究背景:
在过去的几十年里,智能柔性电子领域取得了重大进展,应用于人机交互、可穿戴设备、电子皮肤和软机器人等领域。为了满足对用户友好和多功能检测(例如压力和接近传感)不断增长的需求,迫切需要在统一的柔性传感系统中同时实现接触式和非接触式信息的感知。然而到目前为止,实现接触-非接触双模式传感,通常至少需要两种或两种类型以上的电子元件集成,这大大增加了传感器的制备和操作复杂性。同时目前报道的双模式传感器件在接触模式下灵敏度不足(通常< 1MPa-1),并且主要原料以不可回收的材料(如PDMS、PET、尼龙、聚酰亚胺等)为主体,这导致了大量的电子垃圾。因此,创建同步具有多种传感能力、可穿戴性、准确响应性、灵敏的检测性和快速可回收性的高性能柔性双模式传感器,仍然是一个重大挑战。
2、文章概述:
近日,温州大学王舜教授、陈亦皇教授团队设计了一种聚合物/液态金属有机/无机复合材料,提出了一种简单而稳健的策略来制造具有双模式响应、高透气性、高灵敏度、优越机械稳定性、优良导电性和可回收的柔性瞬态电子器件。该器件具有高分辨率(100 μm)和优越的导电性(2.5×105 S/m),在常规变形时表现出优越的导电性和优异的机械耐久性(10000次)。所制备的传感器具有1.24 kPa-1的高触觉灵敏度,同时具有出色的非接触传感性能,这是目前报道的先进双模式系统(通常< 1MPa-1)所无法达到的。该工作证实了其在接触模式下的信息传输、位置验证和压力可视化能力,以及非接触模式下的空间(如方向、距离和角度)和材料(如数量、成分和运动)识别能力。此外,作为概念验证,还开发了用于人机交互的可穿戴实时无线控制系统,包括远程汽车控制、游戏手柄平台、压力识别和过载报警。最后,通过简单溶解在水溶液中成功回收柔性电子器件进行重构(可回收性达92%)。总体而言,该工作突出了高质量、灵活和可回收的瞬态电子产品的创新发展,这可能会推动智能机器人、物联网和人造皮肤的进步应用。
3、图文导读:
图1 基于液态金属瞬态电路纤维膜的制作流程示意图。
图2 液态金属电路的电学特征。(a) PVA纤维膜和(b-c)液态金属电路机械活化前后的SEM图像对比。(d) 液态金属油墨印刷图案展示。(e)在各种外力下电路变形照片。在(f)弯曲、(g)扭转以及(h)疲劳试验后的电阻变化时间曲线。