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南科大葛锜教授 Nat. Commun.:3D打印双连续相离子凝胶构建高性能离子传感器

南科大葛锜教授 Nat. Commun.:3D打印双连续相离子凝胶构建高性能离子传感器 高分子科技
2024-08-02
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导读:双连续纳米结构的光固化离子凝胶,在实现高导电性的同时不牺牲其力学性能和打印性能...
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近年来,柔性离电器件发展迅速,在软体机器人、人机交互、健康检测、智能可穿戴设备等领域得到广泛应用。离子凝胶具有良好的导电性拉伸性、热稳定性以及电化学稳定性等优异性能,是构建柔性离电器件的理想材料。数字光处理(digital light processingDLP)的3D打印技术成型精度高,打印速率快,在柔性传感器制造方面具有巨大的应用前景。但是目前开发的光固化离子凝胶的电学和力学性能之间相互矛盾,开发兼具高导电性和优异力学性能的光固化3D打印离子凝胶存在挑战。



针对这一问题,南方科技大学机械与能源工程系葛锜教授研究团队开发了一种具有双连续纳米结构的光固化离子凝胶(图1),在实现高导电性的同时不牺牲其力学性能和打印性能。离子凝胶表现出优异的导电性(> 3 S·m-1)、良好的拉伸性(> 1000%),低迟滞性50%应变时迟滞度为0.4%),同时具有出色的热稳定性(-72 ~ 250℃此外,与DLP 3D打印的高度兼容性使其能够制造具有高精度的离子凝胶微结构。基于这些特性,研究人员打印了具有梯度高度的半球结构,制造具有优越传感性能的电容式传感器,传感器在健康检测、人机交互等方面都展示出良好的应用潜能(图2、图3)。该研究成果以“Highly Conductive and Stretchable Nanostructured Ionogels for 3D Printing Capacitive Sensors with Superior Performance”为题,发表在Nature Communications期刊上。

1. 离子凝胶的制备及双连续相纳米结构表征


2. 3D打印离子传感器的传感机理研究


3. 3D打印离子传感器的应用


原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-024-50797-w


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