随着制造业的智能化发展,可拉伸电子器件凭借其变形不敏感导电特性在传输电极、穿戴式传感、人机交互等领域有着越来越广泛的应用。可拉伸构型是实现器件稳定导电的关键之处,然而近年来研制一些可拉伸构型仍然无法保证电子设备在大应变(200%以上)时的电稳定性。此外,对于长期的疲劳循环测试(1万次以上)以及极端破坏情况,这些设备的电性能往往会永久衰退。因此,如何设计大应变不敏感、结构稳定的可拉伸电子器件依旧面临着巨大挑战。
图1. 螺旋导电纤维的制备、变形无关电稳定性和温度感知性能
图2. 芳纶纳米纤维/聚乙烯醇水凝胶丝线的制备和力学性能
图3. 螺旋纤维的制备和力学性能
图4. 螺旋导电纤维的制备和应变不敏感电稳定性
图5. 电稳定性相关演示
图6. 螺旋导电纤维的温度传感性能
图7. 螺旋导电纤维监测液体热量散失
优异的温度传感性能使得螺旋导电纤维可用来监测多种液体的热量散失特征,例如通过贴敷于液体杯壁,可快速分析不同液体(水、乙醇、油、蜂蜜等)的峰值温度和热散失速率,由此对液体种类进行准确快速的判别(图7f-i)。即使在200%的拉伸状态时(图7j-k),螺旋导电纤维也能精准地监测热水的峰值温度和散失热量。
综上所述,受启发于植物卷须结构,该工作设计了一种超可拉伸螺旋导电纤维,该导电纤维不仅具有高伸长率和拉伸强度(130 MPa),还表现出独特的变形无关电稳定性和温度感知能力。有望作为可拉伸电极、柔性传感器等设备进行无损功率传输和动态温度监测。
原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202207454
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