搜索:  
加州大学戴维斯分校孙刚教授课题组:智能纺织品研究的新进展-可水洗耐久性的柔性压力传感织物
2019-07-26  来源:大发排列3网

  柔性压力传感器因其能模拟人体皮肤的特点去感知并对环境刺激做出响应从而成为智能纺织品制造的研究核心。其中,电容式压力传感器因具有高灵敏度、快速响应、组装简单和能耗低等特点从而具有很好的应用前景。但是现有的研究中仍有几个因素一直制约着电容式压力传感器的进一步发展,主要包括传感精确度易受环境湿度影响、介电材料的极化效率低以及其化学结构或物理构型易被水洗破坏,制约着电容式压力传感器的压力传感稳定性及耐久性,不满足实际服用需求。 

  针对提高柔性压力传感器的使用稳定性及耐久性,实现可服用的穿戴式智能纺织品。近期,加州大学戴维斯分校Gang Sun(孙刚)教授课题组利用疏水且结构稳定的聚离子液体基纳米材料来构建新型的聚合物电介质,通过引入聚(1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺)([PBVIm][TFSI])来制备多孔的聚离子液体纳米纤维膜([PBVIm][TFSI]含量高达67%)实现了介电层的高度极化和较好的应用稳定性。达到了可穿戴压力传感织物的耐湿度(70% RH)传感稳定性和应用耐久性。

图示一:疏水耐久性的聚离子液体基纳米纤维膜的制备过程及形貌

  该团队通过对离子液体单体进行密度泛函计算研究,筛选出易被极化且不溶于水的离子液体单体并制备相应的聚合物,再通过静电纺丝构建机械性能稳定且介电性能较好的聚离子液体纳米纤维膜,最后组装成可应用于实际生活中的可穿戴电容式压力传感织物。

图示二:不同聚离子液体含量的纳米纤维膜的性能表征

  研究团队利用性能稳定的聚离子液体基纳米纤维膜作为介电层,并采用全织物基材构建电容式可穿戴压力传感器,提升了在实际环境(水洗、沾污或湿度)应用中的压力传感稳定性。此外,该压力传感织物能实时监测人体各项生理活动信号,且对微小的外界压力具有较高的检测灵敏度及超快的响应时间。这项研究工作为新型聚合物介电材料及免疫环境干扰的电容式压力传感器的构建提供了新的思路。

图示三:耐久性的可穿戴压力传感织物的应用性能测试

  上述成果近期以“Flexible and Washable Poly(Ionic Liquid) Nanofibrous Membrane with Moisture Proof Pressure Sensing for Real-Life Wearable Electronics” 为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces (ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, DOI: 10.1021/acsami.9b07786, IF:8.456)上。论文的第一作者为东华大学大发排列3生物学院博士生王泽鸿,曾在美国加州大学戴维斯分校Gang Sun教授课题组联合培养,通讯作者为Gang Sun(孙刚)教授。该项工作得到了Gang Sun (孙刚)教授课题组、国家留学基金委、国家自然科学基金的资金支持。

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b07786

版权与免责声明:大发排列3网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@jjttf.com,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
】【打印】【关闭

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯
更多>>科教新闻