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柔性傳感器未來可期 新型水凝膠材料助力發(fā)展
2023年11月25日 14:36:14
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：9617
豐富的類型與多樣化的設(shè)計(jì)，賦予了傳感器各式各樣可能的同時(shí)，科學(xué)家也在不斷追尋更加實(shí)用且泛用的傳感器產(chǎn)品，柔性傳感器便是其中之一。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一。時(shí)至今日，傳感器已經(jīng)滲透到我們的生活中，甚至動(dòng)動(dòng)手指就有好幾個(gè)傳感器開始工作來滿足我們的使用需求。也正因如此，全球各國都極為重視傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大量資源被投入其中。
豐富的類型與多樣化的設(shè)計(jì)，賦予了傳感器各式各樣可能的同時(shí)，科學(xué)家也在不斷追尋更加實(shí)用且泛用的傳感器產(chǎn)品，柔性傳感器便是其中之一。
柔性傳感器又稱作可拉伸傳感器，顧名思義，泛指那些柔韌性好、延展性好的傳感器。這類傳感器理論上可以實(shí)現(xiàn)隨意的彎曲折疊，因此具備更靈活的便攜性，并且可以輕松應(yīng)對(duì)不規(guī)則的表面。換言之，柔性傳感器正好可以彌補(bǔ)普通的剛性傳感器無法測(cè)量復(fù)雜形狀物體表面接觸應(yīng)力分布、溫度等物理參數(shù)，已無法再滿足人們的某些特殊的生產(chǎn)生活需求(人工皮膚等)的缺陷。
早在上世紀(jì)80年代，柔性傳感器的研究就已經(jīng)開始，其中較早出現(xiàn)的柔性傳感器是柔性壓力傳感器，隨后，諸如柔性氣體傳感器、柔性濕度傳感器、柔性溫度傳感器、柔性應(yīng)變傳感器、柔性磁阻抗傳感器和柔性熱流量傳感器等也慢慢從實(shí)驗(yàn)室誕生。并且，其中不少在發(fā)展中已經(jīng)慢慢實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。
可以說柔性傳感器是未來的科研重心之一。而就在最近，柔性傳感器似乎又收獲了新的突破。
安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院團(tuán)隊(duì)在功能水凝膠的設(shè)計(jì)合成與性能調(diào)控領(lǐng)域取得新進(jìn)展，提出了構(gòu)建“網(wǎng)格支架”策略，制備了一種網(wǎng)格密度原位可調(diào)的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且有望將其用于柔性傳感器之中。根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)的介紹，他們通過實(shí)驗(yàn)證明，這種水凝膠可以有效的限制聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝膠相變過程中的體積變化。
聚N-異丙基丙烯酰胺是目前熱門的材料，基于聚N-異丙基丙烯酰胺柔性電子器件成功克服了傳統(tǒng)剛性材料的缺點(diǎn)并且實(shí)現(xiàn)了連續(xù)溫度監(jiān)測(cè)，但是其相變引起的體積變化和粘附性差卻限制了其應(yīng)用。而研究團(tuán)隊(duì)采用了一種壓敏膠-“網(wǎng)狀支架”基水凝膠(PSAs-MPT)策略，抑制PNIPAM水凝膠相變引起的體積變化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)原位可調(diào)的機(jī)械性能和優(yōu)異的粘合性能。實(shí)驗(yàn)證明PSAs-MPT水凝膠在不同的溫度場(chǎng)景下都能表現(xiàn)出穩(wěn)定的溫度監(jiān)測(cè)，理論上也可以作為可穿戴的生物運(yùn)動(dòng)傳感器，以高靈敏度監(jiān)測(cè)身體運(yùn)動(dòng)。
這一成果的出現(xiàn)以及相關(guān)柔性傳感器方案的提出，一定程度上為功能水凝膠的性能調(diào)控提供了新的思路和可能性，也為柔性傳感器的發(fā)展提供了新的方向。
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