带电纤维金属凝与混合电子/离子网络用于增强极端灵敏度和高线性应变传感器
Jifeng Li1,2, Kening Wan3, Tianyi Zhu4
1Anhui Province Joint Key Laboratory of Cold Insulation Fiber and Clothing, School of Materials and Chemistry, Anhui Agricultural University, Hefei, 230036, P. R. China.
Macromolecular rapid communications
|November 13, 2023
概括
新的纤维菌株传感器结合了细菌纤维素和银纳米粒子,在可穿戴应用中具有高灵敏度和线性. 这种材料为先进的电子织品和人类运动监测提供了有前途的途径.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 生物材料工程 生物材料工程
背景情况:
- 可穿戴传感器需要具有高灵敏度和线性纤维材料,其开发仍然具有挑战性.
- 现有的材料往往难以平衡灵敏度和线性,以准确检测应变.
研究的目的:
- 为制造连续纤维拉伸传感器材料提出一种新的光反应封装策略.
- 开发一个核心盖结构材料 (AMGF),将金属凝 (MOG) 和热塑性弹性体 (TPE) 结合起来.
主要方法:
- 使用细菌纤维素 (BC) 纳米纤维和银纳米粒子 (AgNPs) 形成MOG作为核心.
- 使用热塑性弹性体 (TPE) 作为核心盖结构中的外材料.
- 通过 in situ 紫外线减少制造的AgNP在BC纳米纤维内创建导电网络.
主要成果:
- 实现了一种纤维拉伸传感器 (AMGF),其核心结构和电导率为0.31 S m-1.1.
- 由于BC纳米纤维在应力下分离,具有4.36的测量系数,表现出高灵敏度.
- 由于自由离子度的均变化,呈现出高的线性 (合适度为0.98).
- 确保稳定的传感器性能,工作寿命超过10,000秒.
结论:
- 光自反应封装策略使得高性能纤维拉伸传感器的连续制造成为可能.
- 开发的AMGF材料成功地应对了实现高灵敏度和高线性两者的挑战.
- AMGF传感器适用于可穿戴应用中的复杂变形的实时监控.
