南大李承辉/深大黄龙彪、钟爱华《Nano Energy》：可在多种极端环境下自修复的柔性自供能传感器

2024-01-09 来源：高分子科技

近日，深圳大学黄龙彪和钟爱华与南京大学李承辉课题组合作报道了能够在多种环境下自修复的柔性自供能传感器并用于电子皮肤。无论是处于室温常规条件，或是在高、低温环境，甚至浸没于水、盐溶液、强酸、强碱或强氧化剂溶液中，受到机械损伤的自供能传感器均能完成自修复，并恢复其电输出性能（Nano Energy, 2023, 109239）。

随着电子皮肤（E-skin）和通信技术的进步，传感器在极端环境中的适用性面临着巨大挑战。虽然已有各种传感器的报道，但在多种极端环境下，传感器保持自修复能力且在没有外部电源的情况下保持电输出性能仍然是亟待解决的关键问题。在该研究中，设计制备了用于电子皮肤的柔性、自修复和耐受恶劣环境的自供能传感器，其自修复能力在多种极端环境中几乎不受影响，例如水下、盐溶液、氧化性、酸和碱条件，以及低温和高温环境。自供能传感器由自修复聚脲（SH-PUrea）和银纳米线（AgNWs）组成。由于在 SH-PUrea 的分子结构中引入了不易受环境影响的物理缠结作用，因此自供能传感器具有优异的自修复性能，无论在常规环境使用或遭受极端环境后，输出信号都不会降低。自供能传感器设计成 3 × 3 像素阵列结构，作为电子皮肤能够适应汗液和水下环境。通过分析传感器阵列的电信号，可以实现压力位置检测和水下通信。这项工作为增强柔性设备的极端环境耐受性和耐用性提供了一种新策略。

图1 传感器的设计和材料的自修复性能

图2 摩擦电式传感器的电输出性能

图3 自供能传感器在多种极端环境下修复后的电输出性能

图4 自供能传感器面向耐汗液和水下通信的电子皮肤应用

以上工作以“Self-powered sensors for flexible electronic skins capable of self-healing under multiple extreme environments”为题发表在Nano Energy（2023, 109239）上。论文第一作者为深圳大学博士后戴杏怡，共同作者为深圳大学研究生梁启华，通讯作者为南京大学李承辉教授、深圳大学钟爱华副教授和黄龙彪教授。该工作得到了国家自然科学基金项目（51973119/22271139）、中国博士后科学基金（2022M712160）、广东省自然科学基金（2019B1515120042）和深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室（ZDSYS20220606100406016）资的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285523010765

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（责任编辑：xu）

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