高弹性、快速回弹的多功能可拉伸硫辛酸基导体:迈向可持续且抗损坏的软电子产品

文摘   2024-10-06 23:30   广东  

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引言

可拉伸导体 (SC) 因其在柔性电子领域的广泛应用而受到学术界和工业界的极大关注。然而,实现高弹性和快速反弹的 SC,使其能够对施加的快速、大幅应变做出迅速且线性的电响应,同时又能完全回收和自我修复,仍然是一个挑战。

浙江工业大学刘善秋教授团队通过天然生物质小分子硫辛酸 (LA) 与N-羟甲基丙烯酰胺 (HMA) 的组合,辅以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐 ([EMI][ES]),成功制备出一系列高回弹可回收透明离子凝胶。

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过程

作者报道了基于小生物分子(α-硫辛酸)的高性能 SC 的设计和制备,该方法采用一种简单、经济高效且可扩展的方法使工程 SC 在重复的高应变下表现出 ≈100% 的回弹率和快速回弹速度 (≈0.4 s),并且对变形和温度变化具有出色的电灵敏度。这确保了 SC 具有高精度和实时传感属性。此外,SC 具有高光学透明度、对不同表面的强烈可逆附着力、高效的室温自修复特性和完全可回收性。这种优异性能从根本上归因于在分子水平上安装了分层动态键合,这使得能量能够连续耗散,并通过 DFT 计算进行分析。这种开发的 SC 在软电子和人机界面方面具有巨大的应用潜力。

图1 离子凝胶的设计与制备

图2 离子凝胶的光学与力学性能

图3 离子凝胶的传感性能

图4 离子凝胶的自愈合性能

图5 离子凝胶的粘附性能

图6 离子凝胶的重复使用

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总结


综上所述,团队采用一种简单、经济高效且可扩展的方法使工程 SC 在重复的高应变下表现出回弹率和快速回弹速度,并且对变形和温度变化具有出色的电灵敏度。开发的 SC 在迈向可持续且抗损坏的软电子产品方面具有巨大的应用潜力。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202313397


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