发展具有高精度信号采集功能的柔性电子技术是物联网和人工智能技术发展的迫切需求。然而,面对高精度信号采集需求的应用场景,例如复杂的生理信号识别和位移测量,在宽应变范围内同时实现高信号线性度和高灵敏度,对电阻型可拉伸应变传感器来说仍是一个挑战。本工作中,我们发展了一种简单高效、可规模化的近场直写方法,构建了一种特殊的分布式力-电双异质相形态导电网络结构来制备可拉伸应变传感器,以实现在宽应变范围内信号线性度和灵敏度的调谐。通过简单的聚合物溶液同轴近场直写,在分子诱导作用下原位生长银纳米颗粒形成面结构化导电域,从而构筑具有不同模量与导电性能的类Salami异质结构。通过调节复合材料中两个聚合物微相区之间的模量和电阻差异,实现了力-电双异质结构型柔性应变传感材料在拉伸载荷作用下稳定有效的电阻变化。 其中,低模量的聚苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯(SBS)区域促进了大量微裂纹的形成,而高模量低电导率的聚苯乙烯(PS)区域的局部应力集中效应抑制裂纹扩展,从而放大了相对电阻变化的响应,最终使得相对电阻伴随应变加载线性变化。由此,本工作为构建力-电双异质结构型弹性体导电复合材料应变传感器的结构设计与加工提供了一条新的途径,并为先进的可拉伸电子器件的设计提供了新的原理。
Jin Jia, Yan Peng, Kai Ke*, Zheng-Ying Liu, Wei Yang*, Achieving a Wide-Range Linear Piezoresistive Response in Electrowritten Soft-Hard Polymer Blends via Salami-Inspired Heterostructure Design. 录用时间:2024年1月10日https://doi.org/10.1021/acsami.3c18967