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Angewandte Chemie:实时、多次自修复的柔性传感器用于人机交互系统

随着智能终端的普及,开发和制备具有优异力学性能和响应灵敏性的柔性可穿戴传感器材料在健康监测、电子皮肤、仿生机器人、人机交互等领域具有极大应用前景。目前,大部分柔性传感器受限于响应灵敏性差以及遭受不可避免的外力破坏时力学电学稳定性差,只能实现信号采集,而无法进行下一步的信号识别、处理和指令的输出。因此,开发具有仿生自愈合功能的自修复柔性传感器材料及其可穿戴电子是功能弹性体材料领域亟待解决的核心问题之一。已报道的自修复柔性传感器的应变敏感元件多为无机导电涂层,如碳纳米管、金纳米颗粒等,其本身并不具备自修复功能,导致长期使用的可靠性和稳定性受到影响,严重阻碍了其实际应用。


Angewandte Chemie:实时、多次自修复的柔性传感器用于人机交互系统

基于以上问题,四川大学高分子研究所张新星副教授研究团队从设计和构建具有自修复性能的有机应变敏感材料出发,利用具有独特两亲性和纳米尺寸结构的羧基化纤维素纳米晶(C-CNC)作为纳米交联点,在填料导电网络与橡胶基体间创新性地构建了具有自修复功能的多重氢键等超分子可逆交联网络, 首次在室温下实现了橡胶材料的实时(≤ 30 s)、多次自修复(自修复3次后的修复效率为93%),并利用层层组装加工方法制备具有超高灵敏度、可监测微小生理活动(如喉结发音、面部表情变化)的自修复有机柔性传感材料,为可穿戴电子的应用提供关键材料和技术。


由于该柔性传感材料出色的力学、电学可靠性与响应灵敏性,该团队通过与四川大学电子信息学院余艳梅副教授、陶青川副教授以及四川大学锦城学院庄健老师合作,设计和开发了面部表情控制机器人原型系统以及同步发音原型系统,实现了柔性传感器与电子控制系统的集成化人机交互应用。


相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition (DOI: 10.1002/anie.201704217)上,文章第一作者为四川大学高分子研究所硕士研究生曹杰,文章链接为http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201704217/full,或直接点击左下角阅读原文按钮进行阅读。 


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