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解决延展性和柔性电子设备接口问题的新策略

由于材料固有的物化和机械性能的差异,对于柔性电子设备而言,功能部件之间的界面问题是不可避免的。接口上发生打滑,脱层,开裂等情况将导致设备性能下降,甚至导致故障。因此,对于所有柔性电子设备,特别是可延展的柔性电子设备,迫切需要构建具有高强度和低阻抗的坚固的连接接口。该目标的实现可以极大地促进可延展和柔性电子设备的开发,并产生更广泛的应用范围。最近,浙江清华柔性电子技术研究所的研究小组提出了一种新的策略来解决可延展和柔性电子设备的接口问题,该策略可以利用材料固有的物理和化学特性的一致性而无需引入第三种电介质。层。有效提高不同功能部件之间的界面强度,大大降低拉伸变形时的界面阻力。同时,通过具有鲁棒性接口的皮肤电子设备的快速直接写入,已经成功地证明了在多运动和多状态下对生理应变信号的精确监控。该策略的实用价值已被成功证明,它将在将来提供柔性电子设备的先进制造。重要的支持。结果标题为“用于可制造的可拉伸电子的均质性鲁棒连接”。并于8月31日发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces上。为了证明均质界面增强策略的有效性和多功能性,研究人员选择了商用碳纳米管(CNT)和聚氨酯弹性体(TPU)作为原料,并制备了两种类型的通过调节CNT功能性填料的分散性来制造复合材料。研究了功能特性相同但差异巨大的碳纳米管-聚氨酯弹性复合材料(CTC),即均匀CTC和不均匀CTC,并研究了两种复合材料的掺杂比和功能特性。之间的关系。在水平方向上比较了两种具有不同分散形态的碳纳米管-聚氨酯弹性体复合材料。发现均匀的复合材料具有较好的导电性和较小的零点漂移。非均匀复合材料具有较高的应变敏感性和较小的模量。当还掺杂15wt%的碳纳米管功能填料时,两种复合材料的电导率,应变敏感性和模量之间的差分别可以达到281倍,15.7倍和7.1倍。功能性质上的巨大差异是由碳纳米管分散性的显着差异引起的。值得一提的是,高灵敏度异质复合物不仅可以实现对脉搏等弱应变信号的准确监测,而且可以识别脉搏信号中的特征性生理信息,具有良好的医学价值。基于上述功能特性上的差异,可以将均质复合材料和不均质复合材料分别用作应变监测装置中的导线部件和感测部件。均质复合材料和非均质复合材料功能特性的比较通过溶胀然后干燥过程,研究人员在均质复合材料和非均质复合材料之间建立了连接界面,以模拟真实设备内部不同功能组件之间的连接状态。 。连接界面的理论建模分析和机电性能测试结果证明,所构建的连接界面具有较高的界面强度和较低的界面阻抗,以及在拉伸变形下的鲁棒性,验证了均匀界面增强策略的有效性。 。机电测试,理论模型分析以及界面增强机构功能组件的同质性是实现界面增强的根本原因。溶胀后,两种复合材料界面处的聚氨酯聚合物部分溶解,聚合物链的自由度得到改善。界面键合后,随着溶剂的挥发,界面两侧具有相同理化性质的聚合物链将逐渐缠结,引发互锁作用,从而大大提高了界面强度。同时,聚合物c的缠结