基于柔性壓阻傳感器的電子皮膚(e-skin) 被認為是未來可穿戴電子設備最重要的組件之一，其靈敏度可以通過改變表面的微結構來提高。然而，大多數(shù)表面微圖案的制備方法新穎性差并且制備工藝復雜。日前，鄭州大學材料科學與工程學院鄭國強教授課題組在多功能互鎖電子皮膚的制備領域取得積極進展。相關成果以題為“Multifunctional interlocked e-skin based on elastic micropattern array facilely prepared by hot-air-gun” 的論文，發(fā)表在國際期刊《Chemical Engineering Journal》。
本研究提出了一種用熔融加工方法簡單高效地制備表面微圖案，該方法利用熱風槍在單壁碳納米管 (SWCNTs) /熱塑性聚氨酯 (TPU) 復合導電膜上直接制備類似半球形微圖案陣列。互鎖的微圖案可以大大改善基于這種微圖案膜的電子皮膚的傳感性能，使其具有非常快的響應時間（<46 ms）、較寬的工作范圍（0.055-254.8 kPa）和優(yōu)異的耐用性（> 20000個循環(huán)）。有趣的是，互鎖的電子皮膚具有多功能性，可以同時區(qū)分壓力-溫度刺激。此外，它可以監(jiān)視各種人類生理信號（例如脈搏波形、語音識別和人類呼吸行為），表明在人機交互中的應用前景廣闊。此外，可以將準備好的互鎖皮膚連接到無線發(fā)射器，以無線監(jiān)測呼吸頻率。考慮到簡便的制備過程和低成本的原料，可以輕松地將該方法擴展到實際生產(chǎn)中。
以上工作得到了國家自然科學基金資助項目(51873199)；創(chuàng)新團隊資助項目(理科)(No. 20IRTSTHN002)；河南省自然科學基金資助項目(182300410172)的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127960