- A+
随着柔性可穿戴电子技术的发展,具备仿生物皮肤愈合和传感功能的电子皮肤受到人们的广泛关注。目前自愈合电子皮肤大多以致密不透气的薄膜材料构筑而成,长期佩戴会导致人体皮肤发炎、过敏等症状,开发具有可呼吸功能的自愈合电子皮肤至关重要。纳米纤维具有柔韧性好、比表面积高、透气性好等特点,是制备可呼吸电子皮肤的理想材料。然而,具备本征自愈合功能的纳米纤维膜由于纤维间存在比较强的相互作用,使得纤维很容易逐渐粘结在一起形成薄膜,长期稳定的纤维形貌和本征自愈合性能间存在着根本矛盾,设计并制备出结构稳定的本征自愈合纳米纤维膜面临非常大的挑战。
针对上述问题,东华大学俞建勇院士团队的丁彬教授、李召岭教授利用静电纺丝和自组装技术,通过调控超分子氢键和静电作用,成功制备出一种具有仿生限域保护结构的本征自愈合纳米纤维膜。在有机硅改性聚氨酯(PDMS-PUa)自愈合纤维外部组装一层限域保护层,阻止PDMS-PUa纤维间脲基分子的氢键作用,从而阻隔纤维界面间的反应,防止纤维逐渐粘结,放置75天后纤维膜仍然可以保持其形貌结构稳定。由于在制备过程中还引入了热致变色微胶囊,使得该纤维膜同时具备压力和温度传感功能。 通过静电作用将纤维传感层、电极层和基底层进行界面组装,所得全纤维结构电子皮肤具备良好的可呼吸性,其空气透过率为38.25mm/s。电子皮肤在自愈合后传感性能可实现完全恢复,将其安装在人体各个部位能够进行触觉传感和温度可视化传感,当被扩展成传感阵列后,也可以对物体形状轮廓、触摸运动轨迹等进行高灵敏识别。 这项研究通过设计仿生限域保护结构,首次制备出本征自愈合纳米纤维膜,该设计策略确保了本征自愈合纳米纤维膜的形貌结构稳定性。通过静电界面组装所构筑的全纤维电子皮肤表现出优异的传感性能和可呼吸性,突破了传统自愈合电子皮肤无法实现透气性的瓶颈,该工作将为开发高性能可穿戴电子纤维材料提供新的思路。 论文信息 Superstable and Intrinsically Self-healing Fibrous Membrane with Bionic Confined Protective Structure for Breathable Electronic Skin Miaomiao Zhu, Jialu Li, Jianyong Yu, Zhaoling Li, Bin Ding 文章通讯作者是东华大学丁彬教授和李召岭教授,第一作者朱苗苗博士现已入职南京林业大学。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202200226



目前评论:0