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天津工業大學在自供電柔性凝膠離子皮膚研究方向取得新突破

2022-10-12 16:21:54
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隨著人工智能的快速發展,高性能、多功能的柔性傳感器已經成為人機交互、精準醫療和運動監測的重要組成部分。離子凝膠由于其高柔性、彈性和離子觸覺等特點使其在高性能離子皮膚應用方面得到廣泛研究。然而,供電系統及傳感系統的集成化問題依然是智能可穿戴設備急需解決的問題。

最近,我校紡織科學與工程學院王聞宇教授團隊利用壓電聚合物聚丙烯腈,設計出具有自供電功能的高敏感、高柔性、高粘性離子皮膚,成功擺脫了離子皮膚信號反饋能源依賴問題,相關研究以“Self-powered and high sensitivity ionic skins by using versatile organogel”為題發表在《Nano Energy》上。

該團隊研發的凝膠除了具有良好的可拉伸性、抗凍性(-20℃)、高粘附性和導電性等特點外,還具有表面分層的微結構,由此制備的離子皮膚在0-11 kPa的壓力下,靈敏度可達6.64 kPa-1。而且,由于凝膠內高離子濃度的引入以及交聯點的設計,可使離子皮膚具有良好的壓力響應性和循環穩定性。在離子及偶極矩的協同作用下,離子皮膚可通過壓力形變產生1700μA的電流和70 mV的電壓輸出,電壓的輸出雖然相對較小,但足以滿足傳感器自身用電需要。該離子皮膚可脫離電源,對人體的生理及運動信號進行實時監測和反饋,具有廣泛的應用前景。該工作得到了天津市自然科學基金重點項目(20JCZDJC00350)的支持。

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