聚乙烯是全世界使用最广泛的聚合物材料之一。将高产量和低成本的聚乙烯智能化对于促进高精尖技术向大规模工业应用推广具有重要意义。然而，如何在克服材料反应惰性对其改性的同时，不改变聚乙烯材料自身的优异性能是实现其“智能化”的关键挑战之一。
图1 自粘性柔性传感胶带示意图
图2 “多像素”传感器组对弯曲幅度和角度的多维监测
近期，陕西科技大学轻工科学与工程学院（柔性电子学院）的朱兴、崔天雨、苏凡和贺斌等共同研究开发了一种基于聚乙烯胶带的多维柔性传感器（图1）。该反应通过温和的光化学手段最大限度的保留了聚乙烯材料本身的性能，并且能够以高灵敏度、宽动态响应范围和短响应时间监测弯曲、压缩和扭转中的微小应变。该设计的亮点在于该传感器可用于多个“像素点”来构建传感器复合体，从而实现多维精确监控。详细而言，单个传感器往往只能对某个形变的单一维度进行监测，而对于多维复杂运动，传感器反馈的传感信号比较单一且容易混淆。该传感器的使用如同人们平时使用胶带“哪里破损贴哪里”一样，可实现“哪里监测贴哪里”。它的使用与日常胶带一样，不限形状、不限大小、不限数量，可根据目标物体自由搭配设计。图2中展示的是传感器组对同一物体中弯曲幅度和弯曲旋转角度的监测模型，在平面中取一个随机点并在该点周围的任何方向上发生形变，传感器组都会产生相对应的电阻变化，具有与之匹配的“唯一”传感信号。这些显著特征表明，可自行灵活设计的柔性传感器可以进一步拓宽聚乙烯材料的应用领域，实现传统通用塑料向高精尖领域的转型，这使得柔性传感具有了在大规模化学、材料和机械工业中应用的潜力。
该工作以“Robust Polyethylene Sensor Complex for Multi-dimensional Monitoring”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。文章通讯作者为陕西科技大学轻工科学与工程学院（柔性电子学院）贺斌博士。感谢国家自然科学基金（52103008，52003146）；陕西省重点研发计划国际科技合作项目（2023-GHZD-14）；陕西科协青年人才托举计划（20210407）；陕西省自然科学基础研究计划（2021JQ-541）等项目的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142407
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