以色列推出自愈功能的柔性傳感器

以色列推出自愈功能的柔性傳感器
[據(jù)每日科學(xué)在線2015年11月17日報道]柔性傳感器已被用于各種消費(fèi)電子產(chǎn)品中，如機(jī)器人、醫(yī)療保健和太空飛行，未來可能應(yīng)用在包括“電子皮膚”和假肢上，讓佩戴者能夠“感覺”到環(huán)境變化。目前，柔性傳感器面臨的一個重要問題就是容易被劃傷或損壞從而導(dǎo)致性能的破壞。以色列理工研究所的研究人員開發(fā)了一種可以集成到柔性器件的材料，它能夠?qū)ν话l(fā)的劃傷以及破壞切割產(chǎn)生自愈合的效果以彌補(bǔ)器件的功能。這種先進(jìn)的材料是利用一種新的模仿人皮膚的有著自愈合性能的合成多分子高聚物（多分子高聚物是一種由多個重復(fù)的小分子組合而成的大分子）。這意味著電子皮膚的“傷口”能夠在短于一天的時間內(nèi)快速完成自我愈合。一篇介紹這種*的、具有自愈合功能的傳感器特性和應(yīng)用的文章被發(fā)布在《先進(jìn)材料》雜志上。
研究人員表示，他們已經(jīng)開發(fā)出了完整的、具有自愈合功能的器件。這種器件有著可彎曲和有彈性的化學(xué)電阻，無論任何一部分被切斷或劃傷都可以進(jìn)行自愈。這種新傳感器由自愈合襯底、高傳導(dǎo)率的電極以及分子調(diào)控的納米金顆粒組成。金顆粒在襯底的頂部和自愈合電極之間，能夠治愈裂縫，*斷開電連接。一旦治愈，自愈合傳感器的多分子高聚物襯底會表現(xiàn)出對易揮發(fā)有機(jī)物質(zhì)的靈敏性，其靈敏度可達(dá)到有億分之幾。同時，它還表現(xiàn)出在溫度-20℃到40℃狀態(tài)下的超級愈合能力。這種性質(zhì)，能夠使得這種自愈合傳感器的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到那些存在溫度的地區(qū)。從冰點以下的溫度到赤道的溫度，這種自愈合傳感器在不同環(huán)境時都有良好的穩(wěn)定性。
自愈多分子高聚物的效果是非常迅速的，當(dāng)溫度在0℃到10℃之間時，水分子凝結(jié)并被襯底吸收。凝結(jié)使襯底開始膨脹，允許聚合物的分子鏈開始自由流動，即開始自愈合的效果。經(jīng)過測試，愈合之后，非生物的化學(xué)電阻依然對接觸、壓力和拉伸有著高的靈敏度。
另一個顯著特征是，當(dāng)發(fā)生自愈合后，電極阻抗會增加，并且能夠承受超過20次的切割/自愈循環(huán)過程。本質(zhì)上，自愈使的自愈合傳感器變的更加強(qiáng)大。研究人員指出，這種化學(xué)阻抗的自愈效率如此之高，使得傳感器能夠在任何位置承受多次切割。目前，研究人員正在試驗碳基自愈復(fù)合材料和具有自愈功能的晶體管。通過這種自愈傳感器，也許能夠?qū)崿F(xiàn)柔性器件的自我管理，這將大大提高它們的可靠性。有一天，自愈合傳感器將作為生物傳感器的平臺，利用電子皮膚來監(jiān)測人類的健康。