《AM》因水凝膠的瓶頸，顧3D打印固態(tài)導(dǎo)電離子彈性體作為觸覺(jué)應(yīng)用

來(lái)源：Polymer高分子

通過(guò) 3D 打印將柔軟的導(dǎo)電材料塑造成優(yōu)先的結(jié)構(gòu)，對(duì)于從觸覺(jué)設(shè)備到生物電子學(xué)的眾多應(yīng)用來(lái)說(shuō)都極具吸引力。一種具有里程碑意義的柔軟導(dǎo)電材料是水凝膠/離子凝膠。然而，3D 打印的水凝膠/離子凝膠仍然存在一個(gè)基本瓶頸：由于水凝膠/離子凝膠內(nèi)液體的蒸發(fā)和泄漏導(dǎo)致其電氣機(jī)械性能的穩(wěn)定性有限。雖然光固化無(wú)液體離子導(dǎo)電彈性體可以規(guī)避這些限制，但相關(guān)的光固化過(guò)程很麻煩，因此印刷質(zhì)量相對(duì)較差。

圖 1. 3D 打印 SCIE 的設(shè)計(jì)。

最近，香港城市大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種快速光固化固態(tài)導(dǎo)電離子彈性體 (SCIE)，可實(shí)現(xiàn)任意結(jié)構(gòu)的高分辨率 3D 打印。與傳統(tǒng)的離子導(dǎo)電材料相比，印刷的積木具有許多有前途的特性，包括高分辨率結(jié)構(gòu)（甚至~50 um 懸垂晶格）、良好的楊氏模量（高達(dá)~6.2 MPa）和拉伸性（斷裂應(yīng)變?yōu)?~292%）、優(yōu)異的在較寬的溫度范圍內(nèi)（-30oC 至 80oC）具有良好的電導(dǎo)率耐受性，即使在 10000 次裝卸循環(huán)后仍具有良好的彈性和抗疲勞能力。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證明，打印的積木可以編程到 3D 柔性觸覺(jué)傳感器中，例如基于陀螺儀的壓阻式傳感器和基于間隙的電容式傳感器，這兩種傳感器的靈敏度都比笨重的同類傳感器高幾倍。

圖 2. 3D 打印堆積的表征。

相關(guān)論文以題為3D Printed, Solid-state Conductive Ionoelastomer as a Generic Building Block for Tactile Applications發(fā)表在《Advanced Materials》上。通訊作者是香港城市大學(xué)王鉆開(kāi)教授。

參考文獻(xiàn)：doi.org/10.1002/adma.202105996