<sup id="sq0am"><div id="sq0am"></div></sup>
<sup id="sq0am"><div id="sq0am"></div></sup>
<sup id="sq0am"><center id="sq0am"></center></sup>

English

首頁
教學科研+
當前位置: 首頁 > 教學科研 > 正文
清華鄒貴生、劉磊、朱宏偉AFM:基于貝殼仿生的液態金屬基超靈敏電子皮膚

近年來,以鎵銦合金為代表的液態金屬因其室溫下流動特性、優異的導電/導熱性、出色的生物兼容性等優點在柔性電子領域受到了極大關注。構建全部由液態金屬基(液態金屬或其混合物)功能材料構成的柔性元器件系統對于開發高性能集成式電子皮膚具有十分重大的意義。迄今液態金屬已經在可拉伸電極/電路、柔性互連、柔性執行器、柔性通斷器等多種電子皮膚元件方面展現出優異性能。然而對于柔性力學傳感器這一大類重要元件,液態金屬的表現還亟待提升。目前,液態金屬基力學傳感器雖已有大量報道,但由于液態金屬固有的電阻變化對機械刺激的不敏感性,所制備力學傳感器特別是應變傳感器的靈敏度遠低于主流器件水平。

另一方面,固態金屬薄膜已被充分證明是構建超靈敏應變傳感器的優異材料。在液態金屬中加入適量固態金屬薄膜,有望大幅提升液態金屬基傳感器的靈敏度水平。然而,液態金屬與固態金屬的耦合需要克服兩大挑戰:其一,固態金屬薄膜往往在小應變下即形成導致斷路的橫貫性裂紋,這難以適配液態金屬基應變傳感器普遍具有的寬應變量程;其二,已有文獻表明,將液態金屬與固態材料簡單混合并不能顯著提升器件靈敏度。這是由于液態金屬具有優異的導電性和流動性,當器件中形成液態金屬連續通路,器件的電學響應即難以隨形變發生顯著變化。

為克服上述液態金屬基應變傳感器靈敏度低下的固有局限,清華大學鄒貴生、劉磊課題組和朱宏偉課題組等研究人員受貝殼珍珠層啟發,基于超快激光增-減材復合制造技術,將液態金屬共晶鎵銦合金(EGaIn)與適量銀薄膜混合構筑了磚-泥式固液雙相薄膜用于柔性應變傳感。相較已報道的液態金屬基應變傳感器,該新型器件在保有大量程(>85%應變)的同時使靈敏度實現了2個數量級的提升,率先使液態金屬基應變傳感器的靈敏度達到了主流應變傳感器的水平,為構建液態金屬基柔性元件集成系統消除了一大短板。

進一步的研究結果表明,通過磚泥式結構的設計克服了上述液態金屬與固態金屬耦合時面臨的兩大挑戰:通過位于“磚”式液態金屬單元下方的硬質鉻打底層對局域應變場的調控作用,有效抑制了“泥”式銀薄膜區域橫貫性裂紋的產生;通過對液態金屬與固態銀薄膜分立式空間排布,避免了連續的液態金屬導電通路的形成,且通過調整磚-泥式結構的圖案參數可有效調控器件量程?;谶@種有針對性的裂紋控制策略以及對液態金屬-固態薄膜空間分布的合理設計,促成了超靈敏、寬量程的液態金屬基應變傳感器的實現。最后,基于該新型液態金屬基傳感材料和液態金屬電極所構成的電子皮膚在手語和肢體運動識別、信號編碼等領域展現出良好的應用前景。

清華大學博士生馮斌為論文第一作者,清華大學鄒貴生教授為該研究總負責人,清華大學劉磊副教授為論文通訊作者,清華大學朱宏偉教授為共同通訊作者。 清華大學博士后姜欣、趙冠雷,北京理工大學助理教授楊恒,清華大學博士生王文淦、孫天鳴、董明曄、肖宇共同參與了本研究工作。該研究獲得國家自然科學基金(51775299, 52075287)、國家重點研發計劃(2017YFB1104900)等項目的資助。

論文信息:

Nacre-Inspired, Liquid Metal-Based Ultrasensitive Electronic Skin by Spatially Regulated Cracking Strategy

Bin Feng, Xin Jiang, Guisheng Zou, Wengan Wang, Tianming Sun, Heng Yang, Guanlei Zhao, Mingye Dong, Yu Xiao, Hongwei Zhu*, Lei Liu*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202102359

期刊簡介:

《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)是Wiley出版社旗下材料科學知名期刊之一,專注發表納米技術、化學、物理、生物等應用領域中有關材料科學的重大突破。最新影響因子為16.836,中科院2020年SCI期刊分區材料科學大類Q1區、工程技術大類Q1區。


轉自:"MaterialsViews"微信公眾號


聯系方式

010-62772677

mayue@tsinghua.edu.cn

北京市海淀區清華大學李兆基科技大樓A401(校園地圖)

機械工程系

系官微

機械工程系

機械正發聲

機械工程系

機械之聲

機械工程系

校友分會

Copyright ? 2020 清華大學機械工程系 版權所有

色综合久久五月色婷婷_免费视频在线观看_国产野外无码理论片在线观看_高清无码日本一区二区_电影大全免费观看