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柔性傳感器未來可期 新型水凝膠材料助力發展
2023年11月25日 14:36:14
來源：化工儀器網 點擊量：9732
豐富的類型與多樣化的設計，賦予了傳感器各式各樣可能的同時，科學家也在不斷追尋更加實用且泛用的傳感器產品，柔性傳感器便是其中之一。
【化工儀器網 行業百態】傳感器作為現代科技的前沿技術，被認為是現代信息技術的三大支柱之一。時至今日，傳感器已經滲透到我們的生活中，甚至動動手指就有好幾個傳感器開始工作來滿足我們的使用需求。也正因如此，全球各國都極為重視傳感器產業發展，大量資源被投入其中。
豐富的類型與多樣化的設計，賦予了傳感器各式各樣可能的同時，科學家也在不斷追尋更加實用且泛用的傳感器產品，柔性傳感器便是其中之一。
柔性傳感器又稱作可拉伸傳感器，顧名思義，泛指那些柔韌性好、延展性好的傳感器。這類傳感器理論上可以實現隨意的彎曲折疊，因此具備更靈活的便攜性，并且可以輕松應對不規則的表面。換言之，柔性傳感器正好可以彌補普通的剛性傳感器無法測量復雜形狀物體表面接觸應力分布、溫度等物理參數，已無法再滿足人們的某些特殊的生產生活需求(人工皮膚等)的缺陷。
早在上世紀80年代，柔性傳感器的研究就已經開始，其中較早出現的柔性傳感器是柔性壓力傳感器，隨后，諸如柔性氣體傳感器、柔性濕度傳感器、柔性溫度傳感器、柔性應變傳感器、柔性磁阻抗傳感器和柔性熱流量傳感器等也慢慢從實驗室誕生。并且，其中不少在發展中已經慢慢實現了產品化。
可以說柔性傳感器是未來的科研重心之一。而就在最近，柔性傳感器似乎又收獲了新的突破。
安徽理工大學材料科學與工程學院團隊在功能水凝膠的設計合成與性能調控領域取得新進展，提出了構建“網格支架”策略，制備了一種網格密度原位可調的聚合物網絡結構，并且有望將其用于柔性傳感器之中。根據研究團隊的介紹，他們通過實驗證明，這種水凝膠可以有效的限制聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝膠相變過程中的體積變化。
聚N-異丙基丙烯酰胺是目前熱門的材料，基于聚N-異丙基丙烯酰胺柔性電子器件成功克服了傳統剛性材料的缺點并且實現了連續溫度監測，但是其相變引起的體積變化和粘附性差卻限制了其應用。而研究團隊采用了一種壓敏膠-“網狀支架”基水凝膠(PSAs-MPT)策略，抑制PNIPAM水凝膠相變引起的體積變化，進一步實現原位可調的機械性能和優異的粘合性能。實驗證明PSAs-MPT水凝膠在不同的溫度場景下都能表現出穩定的溫度監測，理論上也可以作為可穿戴的生物運動傳感器，以高靈敏度監測身體運動。
這一成果的出現以及相關柔性傳感器方案的提出，一定程度上為功能水凝膠的性能調控提供了新的思路和可能性，也為柔性傳感器的發展提供了新的方向。
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