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        作為壓力傳感器的彈性聚離子水凝膠 (EPIH) 需要進行微觀結構修改或微圖案化,以提高平行板傳感配置的靈敏度。最近,浙江農業大學團隊設計了一種新型的木質纖維素/EPIH 復合微結構,其具有三個獨特的特征,包括聚離子鏈的松散、復雜多孔通道的引入和系統壓縮模量的降低,以提高壓阻靈敏度。

        圖1 彈性復合木質纖維素/聚陰離子水凝膠的制造工藝和壓阻傳感器組裝示意圖。
        圖1 彈性復合木質纖維素/聚陰離子水凝膠的制造工藝和壓阻傳感器組裝示意圖。

        這種木質纖維素/EPIH 顯示出分層多孔網絡,涉及木質纖維素中更大、更硬的孔(阻礙聚陰離子鏈的過度纏繞)和聚陰離子中更小、更軟的孔,導致高壓縮率(80% 應變)和高能量耗散率(65%) ,以及低于 40% 應變的低楊氏模量 (104 KPa)。最終,由于柔軟的多孔結構和作為離子儲存庫的 rGO 納米片的引入,混合水凝膠在低壓(C20/C0 = 1.24)下壓縮時具有增加的電導率變化率。使用這種材料,一種具有高靈敏度(22 KPa 內 9.71 MPa-1)的軟觸覺傳感器被證明可以重建和模擬一系列力信號的波,在人機界面的娛樂和運動領域顯示出有前景的應用具有相對較寬的力范圍。

        圖2 CRMRH的(a-c)壓縮回彈特性和(d和e)SEM圖像。(f)HRTEM(插圖:SAED),(g)AFM 和線范圍內的厚度曲線,以及(h)rGO 納米片的拉曼光譜。(i 和 j) SEM 圖像和 (k) CRMRH、CRM-pDA 和 CRM-pDA-rGO 的 C、O 和 N 元素的重量百分比。
        圖2 CRMRH的(a-c)壓縮回彈特性和(d和e)SEM圖像。(f)HRTEM(插圖:SAED),(g)AFM 和線范圍內的厚度曲線,以及(h)rGO 納米片的拉曼光譜。(i 和 j) SEM 圖像和 (k) CRMRH、CRM-pDA 和 CRM-pDA-rGO 的 C、O 和 N 元素的重量百分比。
        圖5 (a) 靈敏度測定的設置和示意圖,顯示了壓縮過程中導電路徑如何變化的原理。(b)所有木質纖維素復合離子水凝膠傳感器的電阻變化率-應力曲線。(c) CRM-pDA-rGO/PAAc 傳感器與其他報道的力傳感器相比的靈敏度和應力范圍。在 (d 和 e) 輕敲和重敲 (Agel = 100 mm2)、(f) 珠滴落 (Agel = 100 mm2)、(g) 書寫 (Agel = 200 mm2) 期間使用木質纖維素傳感器的實時電阻變化率信號 (h) 沖壓 (Agel = 177 mm2) 監測。
        圖5 (a) 靈敏度測定的設置和示意圖,顯示了壓縮過程中導電路徑如何變化的原理。(b)所有木質纖維素復合離子水凝膠傳感器的電阻變化率-應力曲線。(c) CRM-pDA-rGO/PAAc 傳感器與其他報道的力傳感器相比的靈敏度和應力范圍。在 (d 和 e) 輕敲和重敲 (Agel = 100 mm2)、(f) 珠滴落 (Agel = 100 mm2)、(g) 書寫 (Agel = 200 mm2) 期間使用木質纖維素傳感器的實時電阻變化率信號 (h) 沖壓 (Agel = 177 mm2) 監測。

         

        木質纖維素/石墨烯氣凝膠調節動態壓阻響應的軟水凝膠觸覺傳感器-4

        相關論文以題為A flexible hydrogel tactile sensor with low compressive modulus and dynamic piezoresistive response regulated by lignocellulose/graphene aerogels發表在《Journal of Materials Chemistry C》上。通訊作者是浙江農林大學沈曉萍博士,和孫慶豐副研究員。

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