闽都创新实验室光固化3D打印制备柔性传感器研究获新进展

时间:2022-04-15 字体【 | |

  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。

图:光固化3D打印高弹性的离子凝胶用于制备低迟滞柔性传感器

  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,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DLP打印多孔离子凝胶柔性传感器(PIFS),并在PISS中引入易变形的IWP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PIFS经过500次应变为70%的循环压缩后,其残余应变几乎为0,迟滞回线也几乎重叠,显示出PIFS具有优异的回弹性能和抗疲劳性能。高弹性和耐久性使得PIFS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PIFS具有更高的压力灵敏度(0.45 kPa-1)。该工作还利用3D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PIFS用来监测脉搏、手指、步态和手腕的运动。此外,PIFS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,PIFS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Chemical Engineering Journal, 2022, 439: 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。

  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135593 

 

(吴立新研发团队供稿)

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