柔性应变传感器在人体运动监测、植入设备和人机交互系统的许多新兴应用中非常重要。然而,能够实现与应变相关的电子和视觉光学信号响应的双通道传感系统仍然不发达,但这种系统对于人机交互用途非常感兴趣。最近,科研人员 受鱿鱼通过肌肉收缩 /释放运动机械调节的皮肤颜色变化的启发,提出了一类用于视觉柔性电子设备的机械荧光和导电水凝胶层压板 。传感层压板由界面结合的红色荧光水凝胶、聚二甲基硅氧烷和碳纳米管 (CNT) 薄膜组成。由于密集堆叠的微观碳纳米管薄膜可以被精确拉伸以诱导网络微裂纹的形成,所开发的水凝胶层压材料具有同时荧光颜色和 电阻变化,可作为双通道柔性传感器用于实时人体运动监测 .这些特性使得仿生软水凝胶层压电子产品在柔性电子领域非常有前途。

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示意图1 a) 基于机械荧光和导电水凝胶层压板的仿生双通道柔性应变传感器的设计。b) 由红色荧光水凝胶层、PDMS 和 CNTs 薄膜的界面组合物制备的三层水凝胶层压板示意图。c) 显示对人体运动的双通道电子和荧光颜色响应的方案。

图 4 a) 显示带有额外图案化水凝胶层的 RB-PHEAA/PDMS/CNTs 薄膜的制备以及应变诱导的荧光图案显示的示意图。b,c)额外的图案化水凝胶层的化学结构,以及显示其与 RB-PHEAA 水凝胶层共价键合的方案。d) 显示几种荧光图案的应变诱导显示的照片。

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相关论文以题为 Dual-Channel Flexible Strain Sensors Based on Mechanofluorescent and Conductive Hydrogel Laminates 发表在 《 Advanced Optical Materials 》 上。 通讯作者是燕山大学 王龙刚副教授 、和中科院宁波材料所 路伟研究员 、 陈涛研究员 。

参考文献:

doi.org/10.1002/adom.202102306