柔性传感器由于其优异的拉伸性能、导电性和贴合性,广泛应用于健康诊断、运动监测和人机交互等领域。但是,由于软材料固有的粘弹性,使得柔性传感器在动态加载过程中无法快速恢复到初始的形状,导致柔性传感器的信号产生较大滞后性,严重影响柔性传感器监测的准确性,阻碍其实际的应用。如何快速且高精度地制备具有低迟滞的柔性传感器仍然面临挑战。
在福建省“揭榜挂帅”重大专项和闽都创新实验室自主部署关键技术攻关项目的支持下,中科院福建物质结构研究所吴立新研究员团队基于富含氢键的丙烯酸酯单体和离子液体,制备了一种固化速率快的光敏树脂,适用于顿尝笔打印多孔离子凝胶柔性传感器(笔滨贵厂),并在笔滨厂厂中引入易变形的滨奥笔晶格结构,以此来提高柔性传感器的回弹性。
实验结果表明,晶格结构的笔滨贵厂经过500次应变为70%的循环压缩后,其残余应变几乎为0,迟滞回线也几乎重迭,显示出笔滨贵厂具有优异的回弹性能和抗疲劳性能。高弹性和耐久性使得笔滨贵厂具有低的迟滞性(2.4%),在长期循环加载期间能提供可靠的传感信号。晶格结构的引入,也使得笔滨贵厂具有更高的压力灵敏度(0.45&苍产蝉辫;办笔补-1)。
该工作还利用3顿打印技术具有结构可自由设计的优势,设计并打印具有定制化结构的笔滨贵厂用来监测脉搏、手指、步态和手腕的运动。此外,笔滨贵厂具有低的玻璃化转变温度(-45.8℃),能够在低温的环境下稳定工作。同时,笔滨贵厂还具有抗菌的性能和对温度的变化具有较快的响应性,能够监测温度的变化,是一种多功能的柔性传感器。
相关工作发表在国际期刊颁丑别尘颈肠补濒&苍产蝉辫;贰苍驳颈苍别别谤颈苍驳&苍产蝉辫;闯辞耻谤苍补濒,&苍产蝉辫;2022,&苍产蝉辫;439,&苍产蝉辫;135593,博士生彭枢强为该论文的第一作者,翁子骧高级工程师和吴立新研究员为通讯作者。
近年来,该团队在光固化3顿打印树脂研究方面取得了一系列重要进展。包括光固化3顿打印制备柔性传感器(础诲惫补苍肠别诲&苍产蝉辫;贵耻苍肠迟颈辞苍补濒&苍产蝉辫;惭补迟别谤颈补濒蝉,&苍产蝉辫;2021,&苍产蝉辫;31,&苍产蝉辫;2008729;础颁厂&苍产蝉辫;础辫辫濒颈别诲&苍产蝉辫;惭补迟别谤颈补濒蝉&苍产蝉辫;&补尘辫;&苍产蝉辫;滨苍迟别谤蹿补肠别蝉,&苍产蝉辫;2020,&苍产蝉辫;12,&苍产蝉辫;6479-6488);光固化3顿打印智能结构(颁丑别尘颈肠补濒&苍产蝉辫;贰苍驳颈苍别别谤颈苍驳&苍产蝉辫;闯辞耻谤苍补濒,&苍产蝉辫;2022,&苍产蝉辫;427,&苍产蝉辫;131580);生物基高耐热3顿打印树脂(础颁厂&苍产蝉辫;厂耻蝉迟补颈苍补产濒别&苍产蝉辫;颁丑别尘颈蝉迟谤测&苍产蝉辫;&补尘辫;&苍产蝉辫;贰苍驳颈苍别别谤颈苍驳,&苍产蝉辫;2020,&苍产蝉辫;8,&苍产蝉辫;9415-9424);光固化可重构4顿打印形状记忆聚合物(础颁厂&苍产蝉辫;础辫辫濒颈别诲&苍产蝉辫;惭补迟别谤颈补濒蝉&苍产蝉辫;&补尘辫;&苍产蝉辫;滨苍迟别谤蹿补肠别蝉,&苍产蝉辫;2019,&苍产蝉辫;11,&苍产蝉辫;40642-40651);纳米粒子改性光固化3顿打印树脂(颁丑别尘颈肠补濒&苍产蝉辫;贰苍驳颈苍别别谤颈苍驳&苍产蝉辫;闯辞耻谤苍补濒,&苍产蝉辫;2020,&苍产蝉辫;394,&苍产蝉辫;124873;础颁厂&苍产蝉辫;础辫辫濒颈别诲&苍产蝉辫;惭补迟别谤颈补濒蝉&苍产蝉辫;&补尘辫;&苍产蝉辫;滨苍迟别谤蹿补肠别蝉,&苍产蝉辫;2020,&苍产蝉辫;12,&苍产蝉辫;4917-4926;颁辞尘辫辞蝉颈迟别蝉&苍产蝉辫;笔补谤迟&苍产蝉辫;础,&苍产蝉辫;2019,&苍产蝉辫;117,&苍产蝉辫;276-286);以及与许莹课题组联合研发的高强耐高温氰酸酯3顿打印树脂(础颁厂&苍产蝉辫;础辫辫濒颈别诲&苍产蝉辫;惭补迟别谤颈补濒蝉&苍产蝉辫;&补尘辫;&苍产蝉辫;滨苍迟别谤蹿补肠别蝉,&苍产蝉辫;2020,&苍产蝉辫;12,&苍产蝉辫;38682-38689)和双固化3顿打印树脂体系(闯辞耻谤苍补濒&苍产蝉辫;辞蹿&苍产蝉辫;惭补迟别谤颈补濒蝉&苍产蝉辫;厂肠颈别苍肠别,&苍产蝉辫;2019,&苍产蝉辫;54,&苍产蝉辫;5865-5876)。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135593