成果简介
本文，上海大学袁光杰 副教授团队在《ACS Appl. Electron. Mater.》期刊发表名为“Flexible, Wearable, and Ultralow-Power-Consumption Electronic Skins Based on a Thermally Reduced Graphene Oxide/Carbon Nanotube Composite Film”的论文，研究基于热还原氧化石墨烯（rGO）/碳纳米管（CNT）复合薄膜，制备了两种柔性、可穿戴和超低功耗的电子皮肤（E-skin）。
由于复合薄膜中石墨烯的质量分数为 20%，因此它们成功地感知了拉伸、弯曲、温度和压力信号，其测量因子（GFs）分别为 233、2.37 rad-1、5.53 × 10-4 °C-1 和 1.58 kPa-1。与基于纯 rGO 薄膜的 E-skin 相比，我们的 E-skin 具有更大的拉伸染色 (ε)和弯曲角 (θ)范围，以及更高的基于温度和压力的 GF 值。此外，制备的 E-skin 已成功应用于各个领域，其超低的功耗也已被证实低于 72 nW，可应用于可穿戴设备。
图文导读
图1.rGO/CNT复合薄膜和E-skin的制备工艺图。
图2. (a) 不同 CNT 含量的 E-skin 的 ε 和 ΔR/R0 之间的关系。(b) CNT 含量对最大 ε 和 GF 值的影响。(c) 随着 CNT 含量的增加，rGO 和 CNT 在复合薄膜中的分布示意图。(d) 纯 rGO 薄膜和 CNT 含量分别为 20% 和 30% 的 rGO/CNT 复合薄膜的横截面 FE-SEM 图像。
图3. E-skin 的拉伸测试。
图4. E-skin 的压力测试。
图5. 人机交互应用。
图6. 智能机器人的应用。
图7. 可穿戴设备的应用
小结
综上所述，本文制备了两种柔性、可穿戴和超低功耗的电子皮肤。制备的电子皮肤成功地检测到了多种信号，包括拉伸、弯曲、温度和压力产生的信号。与基于纯 rGO 薄膜的 E 皮肤相比，添加了 20% CNT 的拉伸、弯曲和温度敏感 E 皮肤的最大 ε 从 9% 大幅增加到 25%，最大 θ 从 70° 增加到 90°。此外，E-表皮在拉伸和弯曲过程中仍然保持了相对较高的 GF 值，分别为 233 和 2.37 rad-1。此外，随着 CNT 含量从 0% 增加到 20%，其 GF 值在加热-冷却过程中从2.69 × 10-4 ℃-1 增加到 5.53 × 10-4 ℃-1；对于压敏 E 皮肤，其GF值在加载-卸载过程中从 0.41 kPa-1 增加到 1.58 kPa-1。最后，它们被成功应用于各个领域，其超低功耗也在可穿戴设备应用中得到了证实。
文献：https://doi.org/10.1021/acsaelm.3c00651
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