近日,国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》(自然指数期刊、中科院一区top、影响因子18.5)以文题“A Flexible Impact Sensor of Interpenetrating-Phase Composite Architecture with High Mechanical Stability and Energy-Absorbing Capability”在线发表了湖北工业大学机械工程学院李靖副教授团队联合清华大学柳占立教授、燕山大学郭澍讲师在柔性抗冲击传感器领域的最新研究进展(原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202419882)。
柔性机电传感器作为新兴智能电子设备的基石,在可穿戴健康监测、人工电子皮肤、脑机接口和软机器人等领域广泛应用,其灵活性和共形性克服了传统刚性传感器的局限,发展迅速。然而,在实际应用中,传感器常受动态载荷影响,如高频振动和瞬态冲击,可能导致柔性传感组件机械不稳定,甚至损坏,影响测量范围和传感精度。例如在军事冲突个人防护中,柔性传感平台需承受外部冲击并保持可靠性。团队针对传统柔性传感器在遭遇意外冲击时易发生结构失稳和损坏,限制了其测量范围和精度等问题,报道了一种基于互穿相复合材料架构的新型高性能柔性抗冲击传感器,该架构为柔性传感器提供了卓越的机械稳定性和能量吸收能力。提出了一种多设计策略,通过模仿饮料吸管形状的波纹结构,结合内部互穿相导电核心,来增强传感器的稳定性和能量吸收能力。团队构建了外部波纹结构和内部互穿相MWCNTs@CF/PDMS复合材料的复合架构,该架构展现出了出色的结构稳定性、循环性能和能量吸收能力,同时保持了低密度和优异的机电性能,解决了柔性传感器在冲击载荷下的机械失稳和能量吸收不足的问题。该传感器在可穿戴健康监测、软机器人、人机交互等领域具有广泛应用前景。
我院22级研究生王逸逍为共同作者,李靖副教授为通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金(52205147)的支持。据悉,李靖副教授团队近年来在柔性抗冲击传感器领域展开了大量工作,除上述相关研究外,该团队还在该领域发表了一系列其他高水平论文(Journal of Materials Chemistry C 2024, 12:17742-17788、Polymers 2024, 16(10):1337、Journal of Materials Research and Technology 2023, 26:9315-9327、Journal of Materials Research and Technology 2023, 24:9045-9057、Composites Part B – Engineering 2022, 232(1):109617、Advanced Intelligent Systems 2021, 3(11):2100070)。