bob体体育appob体育app

学院新闻

当前位置: 首页 -> 学院新闻 -> 正文

bob体体育appob体育app:我院祖国庆课题组实现梯度可拉伸气凝胶超宽响应范围压敏电子皮肤,相关研究成果发表于Angew.Chem.Int.Ed.

发布日期:2022-12-21  来源:   点击量:

随着电子皮肤、健康管理、极端压力监测等需求的不断增长,宽响应范围柔性压敏电子器件的研发日益迫切。近年来,柔性气凝胶基压敏电子器件由于轻质和优良传感性能而备受关注。然而,气凝胶的可拉伸性和弹性通常较差,且目前柔性压敏电子器件检测范围通常较窄,难以满足宽范围压力传感的实际需求。宽响应范围高性能柔性压敏电子器件的构建充满挑战。

鉴于此,bob体体育appob体育app祖国庆课题组采用溶胶-凝胶/热压/冷冻铸造/常压干燥的新策略,构建了具有梯度模量多孔结构的可拉伸、超弹性还原氧化石墨烯(rGO)/聚氨酯(PU)纳米复合气凝胶(图1),实现了超宽响应范围柔性压敏电子器件。相关研究成果以“Bioinspired gradient stretchable aerogels for ultrabroad-range-response pressure-sensitive wearable electronics and high-efficient separators”为题发表在Angew.Chem.Int.Ed.上,并被选为VIP论文。

图1 气凝胶的梯度结构和机械性能

该梯度气凝胶由三层不同模量的rGO/PU气凝胶构成。通过热压法得到的高模量rGO/PU气凝胶层有效减缓高压力下的电阻变化饱和趋势,有效提升其压力检测上限。低模量rGO/PU气凝胶层在低压力下具有高的电阻变化率,有效降低其压力检测下限。因此,所得梯度气凝胶压敏电子器件展现出破纪录的1 Pa-12.6 MPa的极宽响应范围,并具有极好的抗疲劳性能(图2)。

图2 梯度气凝胶压敏电子器件的压力传感性能

该梯度气凝胶基压敏电子器件可用于监测各种人体运动/生理信号和汽车轮胎的极端压力,并且穿戴在仿生手上可实现机器人或假肢的宽范围触觉感知(图3)。此外,该梯度气凝胶还具有优异的分离性能,可作为梯度分离介质进行污水净化。该工作提供了一种构建柔性梯度材料的通用策略,为下一代可穿戴电子器件、传感器、吸附/分离、电磁屏蔽、储能等研究提供了新思路。

图3 梯度气凝胶压敏电子器件用于监测人体运动/生理信号以及宽范围触觉感知仿生手

论文第一作者为bob体体育appob体育app博士生张小宇,通讯作者为博士生导师祖国庆。课题组从事基于多孔材料(如气凝胶和离子凝胶)的柔性可穿戴电子器件、智能传感、储能、热管理等方面的研究。目前在Angew. Chem. Int. Ed.,ACS Nano,ACS Mater. Lett.等期刊发表学术论文29篇。曾担任Frontiers in Materials客座副主编。多项研究成果得到了EurekAlert,Wiley Newsroom等国外权威媒体的高度评价。



上一条:先进土木工程材料教育部重点实验室(bob体体育appob体育app) 第四届学术委员会第四次会议顺利召开

下一条:我院马吉伟教授团队关于单原子催化剂的最新研究成果发表于《自然·通讯》

联系方式

电话:021-69584723

传真:021-69584723

地址:上海市曹安公路4800号bob体体育appob体育app

? 2019 bob体体育appob体育app 版权所有 

bob体体育appob体育app(西昌)有限公司