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无惧极端恶劣环境!河南科研人员最新科研成果被国际公开发表!

随着智能电子设备的快速发展,可穿戴柔性压力传感器在电子皮肤、人机交互、运动检测和人体健康监测等领域的应用备受关注。日前,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心在导电高分子纳米复合材料基可穿戴柔性传感器领域取得新进展,相关成果发表在材料领域顶级期刊Advanced Functional Materials.

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该论文题为“Lightweight, Superelastic and Hydrophobic Polyimide Nanofiber /MXene Composite Aerogel for Wearable Piezoresistive Sensor and Oil/Water Separation Applications”,第一作者为橡塑模具国家工程研究中心刘虎副教授,第一学生作者为2018级硕士研究生陈晓玉,通讯作者刘虎副教授、刘春太教授和中国科学院北京纳米能源与系统研究所潘曹峰研究员。

刘虎副教授

目前,对于可穿戴柔性压力传感器的研究大都集中于提高传感器的响应性能,而往往忽略了对传感器在不同实际工作环境(如正常或极端的机械变形、温度变化等)下性能的研究。刘虎副教授的研究选用耐高温的聚酰亚胺纳米纤维(PINF)作为骨架,水溶性PAA作为粘结剂和碳化钛MXene纳米片作为导电填料,通过环境友好的冷冻干燥和热酰亚胺化工艺构筑了超轻、超弹、疏水并具有特殊的“层-架”结构的PINF/MXene导电复合气凝胶。

该材料表现出超低的压力探测限、宽响应范围以及优异的机械耐疲劳性,尤其在液氮、高温等极端恶劣环境下也具有稳定的传感能力。该研究为制备高性能可穿戴柔性传感材料提供了一种新思路。基于优异的疏水性和特殊的泡孔结构,所制备的导电复合气凝胶在油水分离领域也展现出广阔的应用前景。该研究得到了国家重点研发计划、“111”引智计划、国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。

郑州大学橡塑模具国家工程研究中心是我国首批利用世行贷款建设的47个国家工程研究中心之一,设有材料加工工程博士点、硕士点,拥有“材料成型及模具技术”教育部重点实验室、“材料加工工程”国家重点学科、国家111引智学科创新基地、“材料科学与工程”双一流学科及一级学科博士点和博士后流动站等,是我国材料成型和模具技术领域理论研究、技术开发、高层次人才培养和相关产业技术发展主要基地。

学科师资力量雄厚,其中中国科学院院士1人,国家杰出青年基金获得者1人,博士生导师5人,教师中85%具有博士学位。中心主任为著名塑料加工专家申长雨院士

学科拥有先进的现代材料制备及分析测试仪器设备,为进行材料的制备与加工、微观结构分析及性能特征研究创造了良好的条件。学科还在科研院所和大中型企业建立多个研究生创新实践基地。学科科研领域包括:(1)模具及高分子材料成型。包括塑料成型过程模型化理论和数值计算方法,塑料成型及模具设计中跨尺度建模和计算,塑料制品的成型及模具设计制造关键技术,高分子成型、结构、性能及功能;(2)高分子材料功能化和高性能化。包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料制备与加工技术。

近年来,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心承担和完成了国家重点科技攻关、国家973、国家863、国防973、“十二五”科技支撑计划、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金以及省部级重大、重点项目等30余项,横向项目60余项,获国家科技进步奖和省部级科技进步奖10余项,其中国家科技进步二等奖2项,河南省科技进步一等奖2项、二等奖5项;发表论文300余篇,其中SCI论文200余篇,获得国家发明专利20余项。2007年,中心完成了“神七”出舱宇航服头盔面窗和相关塑料件的研制,得到解放军总装备部的高度肯定,作为全国20个获奖集体之一,荣获“中国载人航天工程突出贡献”奖励。

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本文部分素材来源:橡塑模具国家工程研究中心、滴雨成溪

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