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廣西大學龍雨教授課題組《CEJ》:3D打印自愈合可降解的離子彈性體,用于定制化柔性傳感器
近日,廣西大學龍雨教授團隊在柔性傳感器領域取得重大突破,成功研發出具有高自愈效率、耐溫性、可降解性和可3D性的導電離子彈性體(CIEs)。這一研究成果在國際上著名期刊《化學工程雜志》上發表,引起了廣泛關注。
CIEs作為柔性傳感器的關鍵組件,具有出色的離子電導率(0.23 S m-1)和卓越的拉伸能力(565%)。龍雨教授團隊利用基于光固化的合成技術,通過豐富的氫鍵應答構建了彈性體網絡,使得CIE具備了優異的自治療效率(在前期下達到99%)、降解能力以及在寬溫度范圍(?23 至 55 ℃)內的導電和自治療能力。
為了實現針對CIE形狀的靈活定制需求,研究團隊采用了新型的面投影微立體光刻技術(摩方精密nanoArch? S140,精度:10μm),打印了模擬人體皮膚表皮層與真皮層之間的微細結構的CIE。這些打印件被構造成高度不同的離子皮膚,能夠實時監測微小形變,具有無效的應用前景。
龍雨教授表示,該研究成果的成功開發為柔性電子領域帶來了重要的突破。該技術的進一步發展將促進可穿戴設備、吸水顯示設備、可伸縮能量采集裝置、電子/離子皮膚和軟機器人等領域的創新和發展。該研究得到了廣西壯族自治區重點研究計劃、國家重點研究計劃和廣西壯族自治區自然科學基金的大力支持。研究生羅欣作為該研究的第一作者,對該項研究做出了重要貢獻。這一重要研究成果的發布將進一步推動柔性電子技術的發展,為構建自動化、可穿戴和可定制化的未來設備打下堅實的基礎。
研究通過利用3D打印技術制造了一種新型的離子皮膚傳感器,該傳感器具有仿生互鎖壓阻式結構。研究人員模擬了人體皮膚的真皮層和真皮層之間的微結構,并成功地將其評估傳感器設計中。傳感器的制造過程中采用了摩方精密nanoArch? S140 3D打印設備,該設備的精度達到了10微米。通過3D打印,研究人員成功地制造出了具有微圓頂結構的離子皮膚傳感器。微圓頂結構中間存在間隙,使得傳感器在受到壓力時更容易被壓縮。傳感器的首先取決于接觸面積的變化。與平面結構相比,微圓頂結構在受壓時會導致接觸面積隨著施加的壓力增加而增加更多。這進一步增強了傳感器的認知能力。對傳感器受壓時的先后進行限定后發現,在0-21.5 kPa壓力范圍內,該離子皮膚傳感器的分別為1.7 kPa-1;而在21.5-144 kPa壓力范圍內,則為0.4 kPa-1。近期研究的成果為生產剩余、高利用率的定制化柔性柔性設備提供了一種新的方法。離子皮膚傳感器的設計和制造通過3D打印技術實現,為柔性電子設備的發展提供了新的方法。的可能性。
利用DLP 3D打印技術制造了具有微結構的離子彈性體。通過3D打印技術,可以實現對材料的精確控制和研究定制化,使得團隊離子彈性體的制作更加靈活和可擴展。這種微結構的離子彈性體可以被聚集成離子皮膚,用于實時微小壓力監測。這為開發具備綜合性能的傳感器提供了新的途徑和思路。上述研究成果對于材料科學、傳感器技術和可持續發展具有重要意義。離子彈性體的特殊性能和可定制化的制備方式為各種重要應用領域,如柔性電子、智能皮膚、傳感器醫療等提供了參考價值。新的機遇和潛力。同時,通過3D打印技術的應用,可以加快材料研發和制造的進程,為相關領域的創新和發展提供了有力的支持。