一体式柔性可拉伸拱形摩擦-压电复合纳米发电机

针对目前可穿戴单兵能源装备对能源采集器件柔性可拉伸能力的迫切需求,提出了一种基于摩擦-压电协同换能机理的一体式柔性可拉伸拱形纳米发电机设计方案。利用混炼工艺将钛酸钡(BaTiO3)、聚四氟乙烯(PTFE)和镀银玻璃微珠分别混入到高温硫化硅橡胶中,分别制备出压电层、摩擦层和电极层,使器件实现了全柔性和可拉伸性能。器件采用拱形结构,可以响应拉伸和拍打两种常见的激励模式,有助于高效采集具有多自由度特点的人体运动能量。实验结果表明,拉伸模式下,器件主要依靠压电层产生电能输出,而在拍打模式下,器件则主要依靠摩擦层产生电能输出,复合输出性能得到明显提升,展现出其在可穿戴单兵能源装备领域广阔的应用前景。

纤维基柔性可拉伸电子器件的研究进展

探讨几种纤维基柔性可拉伸电子器件在可穿戴领域的研究进展。分析了不同材料及结构的纤维基柔性可拉伸电子器件,包括柔性传感器、柔性可穿戴热设备、柔性储能装置、柔性能量转换装置在可穿戴领域应用的最新进展,并展望了应用前景。认为:通过引入纳米功能材料,以及利用实用高效的编织复合技术,可以赋予纤维基柔性可拉伸电子器件更好的性能。

智能可穿戴柔性可拉伸应变传感器的研究进展

柔性可拉伸应变传感器可以附着在人体表面上感知外部信号,具有轻便、低成本、高柔性、高拉伸性和高耐久性等优点。柔性可拉伸应变传感器的柔性基底材料通常导电性较差,导致柔性可拉伸应变传感器的灵敏度也较差。将具有优异电导率的导电聚合物和纳米材料等导电材料与柔性材料集成在一起,在保证良好柔性的同时可以极大的提高柔性可拉伸应变传感器的电导率和灵敏度。阐述了智能可穿戴柔性可拉伸应变传感器的研究进展及应用前景。

柔性可拉伸导电材料用于生理信号获取与反馈的研究简述

生物界面柔性导电材料是新兴的、面向生物界面生理信号采集与反馈的电子电路的基本组成部分。由于人体组织本征上具有柔软特性,与之集成的电子电路也需要是柔性可形变的,以达到最基本的力学匹配。当电路变得柔软之后,在同样力的作用下则更容易产生形变,如何实现导电薄膜在大变形下依然保持导电特性变得尤为重要。本文简单介绍了柔性可拉伸导电材料制备过程中常用的弹性体,包括化学交联弹性体、物理交联弹性体,以及几种常见的导电材料如碳基导电材料、金属导电材料以及导电聚合物等,并总结分析了几种可拉伸导电薄膜的制备方法及在体表贴附式与体内植入式的应用,分析评价了现有方法并给出了未来可能的发展方向。

导电水凝胶在柔性可拉伸传感领域中的应用

水凝胶是一种由亲水聚合物链组成的三维网络结构凝胶,在水中迅速溶胀后可以保持大量水分而不溶解,表现出与软组织类似的特质。近年来,随着可穿戴电子产品的流行,具备柔性可拉伸特性的电子器件正越来越受到人们广泛的关注。导电水凝胶作为导电性能良好的复合水凝胶材料,能很好地满足上述应用要求。介绍了当前导电水凝胶前沿的研究进展,总结了常见的导电水凝胶制备方法,重点阐述了导电水凝胶在柔性可拉伸传感器领域的应用研究,分析了导电水凝胶基传感器存在的不足。随着物联网(IOT)、智能终端、5G技术的迅速发展,功能性可穿戴电子器件的市场需求日渐攀升,导电水凝胶在柔性可拉伸传感领域应用前景广阔。

柔性可拉伸电路一体化打印技术及系统开发

为解决现有制造方法普遍存在制作工艺复杂、制备时间长和制造成本高等问题,提出了一种基于液态金属的柔性可拉伸电路一体化打印的新技术,并搭建了柔性可拉伸电路一体化打印系统。系统采用并联排布式多喷头结构,利用气压驱动打印封装和基底材料,并利用电流体动力喷射沉积打印液态金属导线,可以实现基底、导电线路和封装层的一体化打印。工艺实验揭示了气压对PDMS基底厚度,供料流量对金属导线线宽的影响规律,成功制备了柔性LED电路。实验结果表明,该柔性可拉伸电路打印方法工艺简单,打印的柔性电路具有较好的柔性和可拉伸性。

基于纳米银线的可拉伸柔性透明导电膜制备及其性能研究

以自制高长径比纳米银线为导电材料,聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)作为柔性基底,采用旋涂-转移法制备了银纳米线可拉伸柔性透明导电膜。探究了纳米银线浓度和旋涂层数对薄膜光电性能的影响,并分析了拉伸应变、食指摩擦和透明胶带黏附条件下薄膜的导电性。结果表明:用0.2mL 2mg/mL银纳米线在聚酯(PET)表面分别旋涂5层和10层,然后转移到半干的PDMS膜表面,再经100℃热处理30min,得到纳米银现可拉伸柔性透明导电膜。薄膜在550nm处的光透射率分别为79.8%和77.1%,方阻分别为58.68Ω/sq和22.4Ω/sq,具有良好的光电性能;薄膜拉伸应变达45%时,其方阻增加了4.1倍,固定拉伸应变20%时,经拉伸反复100次时,薄膜方阻增加了4.2倍,表明薄膜具有良好的可拉伸性和导电性;采用食指在薄膜表面反复摩擦,薄膜的导电性明显下降,但是采用透明胶带黏附,则薄膜依然具有良好的导电性,表明薄膜具有良好的附着力。

基于NFC的可穿戴传感器中柔性/可拉伸天线的研究进展

可穿戴传感器利用NFC功能可以非常方便快捷地测量和读取人体的一些生理参数,在人体运动传感、生物医疗等领域有着广泛应用。柔性/可拉伸天线是基于NFC的可穿戴传感器设计中的关键环节,利用传统金属材料、柔性金属材料分别与柔性衬底结合可以制备柔性/可拉伸NFC天线。从天线制备方法出发,分别讨论了利用传统金属材料的传统结构、2D结构、3D结构以及利用柔性金属材料中的导电纺织材料、镓基液态金属、导电纳米材料设计柔性/可拉伸NFC天线的研究进展,及其在可穿戴传感器中的具体应用和目前设计中存在的一些问题。最后对NFC可穿戴传感器的发展前景以及柔性/可拉伸NFC天线的研究热点提出了展望与思考。

具有双螺旋结构的超弹性柔性导体研究

柔性电子器件由于其稳定、高导电性和高拉伸性等特点而受到广泛的关注。本文制备了一种由热塑性聚氨酯(TPU)线和铜(Cu)丝组成的双螺旋柔性导体(DHFC),导体初始电导率为5.71×10^(7) S/m。通过增大螺旋直径,使其拉伸性能增加,DHFC可恢复的最大形变量可达6706%。在弹性应变范围内,DHFC在重复形变(1000次循环的拉伸,应变为2200%)下表现出较高的稳定性,电阻的增加可以忽略不计。此外,由于导体外部涂有水性聚氨酯(WPU)而使其具有优异的防水性能,在水中所测的电阻值与在空气环境中所测的电阻值基本一致。

离子导电弹性体黏合剂的进展及应用

随着柔性电子和可穿戴智能设备的快速发展,其重要组成之一柔性力学传感器已成为连接生物系统与传统电子器件的主要理想接口,因其可模拟人体皮肤感知特性,实现对人体多种多维度生理信号的稳定监测。作为这类传感器的核心材料,可拉伸柔性导体成为限制柔性力学传感器快速发展的关键,迫切需要克服内在弱点与突破发展瓶颈,以满足日益增长的需求。可拉伸柔性导体在应用中需要附着在皮肤或者各种基体上,因此稳固黏附性和自修复性是关键特性。作为一种新型柔性导体,全固态离子导电弹性体黏合剂由于解决了水/有机凝胶水蒸发和凝固、离子凝胶中液体经挤压易泄露以及难以兼顾电导率和力学性能等问题,已经成为智能柔性电子器件的理想候选核心材料之一。本文综述了离子导电弹性体黏合剂的黏附机理、自修复机理,以及近年来主要弹性体黏合剂的类型和合成方法,并对其在柔性电子等多个领域的代表性应用进行了介绍。同时,展望了弹性体黏合剂目前发展和实际应用存在的挑战和问题,为高性能弹性体黏合剂的分子设计以及在柔性电子产品的应用提供可行性依据和有益启示。

可调谐光学超构材料及其应用

可调谐光学超构材料是材料领域中的一类重要材料,其在多个领域具有潜在应用价值,对其进行深入研究具有重要意义。为此,文章首先对可调谐光学材料的基本概念和功能进行综述,并对当前研究界常见的几类可调谐光学超构材料进行了初步探讨。而后对可调谐光学超构材料的几个应用方向进行阐述,并结合当前的研究进展,展望此类材料的未来发展,以期为今后的研究工作提供一定的参考借鉴。