陈涛
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新型仿生皮肤高效集成触痛感知
周伟告诉记者,在材料组成方面,研究团队采用石墨烯纳米片作为传感材料和电极材料,发挥其导电性和柔韧性强的优点,基于水—气界面组装策略,制备出石墨烯组装薄膜。“再将石墨烯组装薄膜分别与超薄弹性体薄膜和微结构弹性基底结合在一起,能保证复合材料在触痛感知过程中的稳定性。”周伟说。
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仿生皮肤新策略:触感超灵敏,痛感可调节
在微观层面上,石墨烯纳米片层依次通过横向电分离和纵向电接触响应触觉向痛觉的转变,并表现出电流反向突变行为。
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同济大学《JMCA》:3D层状/柱状RGO/CNT气凝胶,用于高性能可压缩电子产品
RGO层之间生长的高排列碳纳米管具有优异的导电性和力学性能,不仅可以赋予RGO/CNTs气凝胶在高压缩应变下优异的结构稳定性,而且可以在RGO层之间提供充足的电荷传输通道。这种独立的3D层状/柱状RGO/CNTs气凝胶也可以很容易地与其他活性材料一起功能化,用于其他具有高性能的可压缩电子产品。
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宁波材料所在具有疼痛感知功能的仿生皮肤中取得进展
本工作采用界面自组装和原位功能化策略构筑了具有界面互锁结构的二维石墨烯基弹性超薄膜(ECF)。与基于一维碳纳米管的ECF不同,基于二维石墨烯片层的ECF表现出随应变正向变化的GF行为,这和真实脊椎动物的神经感觉系统具有相似的感知趋势。在ECF中,石墨烯片层之间相互堆叠形成的动态网络可以通过不同程度的滑移灵敏地响应外界应变刺激,从而实现低应变下正常的触觉感知和高于应变阈值的痛觉感知。进一步,通过调控石墨烯片层的厚度,可以实现应变阈值在7.2%到95.3%范围内变化。这种优异的性能可调性将大大促进ECFs在基于SPS效应的仿生皮肤中的应用,去模仿人体组织的疼痛感知功能,比如监测肌腱的过度拉伸以及手背皮肤受到拉扯产生的痛觉。受河豚皮肤三维形变启发,将ECF集成为自支撑形式的仿生皮肤,可以灵敏感知接触或非接触式机械刺激以及实时监测三维气动形变。不仅如此,还可以通过SPS效应有效地检测到处于过度膨胀状态的三维形变,实现动态的痛觉感知。未来,基于SPS效应的ECFs有望在安全友好的人机交互、智能假肢和软体机器人中得到广泛应用。
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灵敏感知水下环境,这种传感器“长”了鱼侧线
“团队先构筑了石墨烯/Ecoflex复合薄膜,其中Ecoflex是一种生物相容性极好的弹性体。”肖鹏介绍,由此开发的仿鱼侧线水下传感器主要由石墨烯/Ecoflex复合薄膜、PET塑料模具、电极及导线四部分构成。
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暨南大学等《AFM》:可拉伸/图案化超薄褶皱石墨烯-弹性体复合材料的自供电触觉传感器
该研究的新型复合材料可以证明是构建各种新型石墨烯或其他二维材料应变不敏感的可拉伸和可穿戴传感器阵列的新机会,以满足稳定性、高导电性、生物相容性和成本等挑战性要求-有效的。
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暨南大学麦文杰等《AFM》:拉伸100%也不衰减的石墨烯基自供电触觉传感器!
结合光刻和阴影掩模技术,石墨烯可以按照设计在基板上精确地形成图案,实现制造复杂的可拉伸器件,并且可通过调节石墨烯的皱纹结构来优化其拉伸性能。作者以此构建了一个可拉伸的压力传感器阵列,即使拉伸到100%应变,其信号输出也不会出现衰减。研究表明,其独特的共形皱纹结构是器件应变不敏感特性的关键因素。这项工作为设计基于石墨烯的新型应变不敏感可拉伸柔性电子器件提供了新的途径。
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宁波材料所在蝙蝠翼膜启发的气流传感系统方面取得进展
近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员陈涛、副研究员肖鹏,基于在碳基/高分子复合薄膜的构筑及其柔性传感器方面的研究基础,受到蝙蝠翼膜优异的气流感知能力启发,开发出一种基于微弹簧效应的高效气流传感系统。
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看!光/电响应的石墨烯水凝胶!十三色变!
中国科学院宁波材料技术与工程研究所路伟研究员和陈涛研究员科研团队受头足类动物皮肤颜色变化的神经(生物电)控制的启发,团队提出了一种具有不对称构型的电动多色荧光水凝胶系统,该系统通过发光涂料将热响应荧光水凝胶与堆叠石墨烯组件(SGA)基导电纸耦合在一起。
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中科院宁波材料所改进升级自保护、人机互动柔性织物传感器
通过碳管/石墨烯二维薄膜与PDMS/Ecoflex等弹性体的有效复合,赋予了器件多重且优异的性能,包括超高灵敏度、宽检测范围、低检测下限,自粘附功能等,并在器件规模化生产上进行了初步尝试。
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宁波材料所在柔性可穿戴电子皮肤方面取得系列进展
由于碳材料本身无弹性,因而在构筑柔性器件时,往往需要与柔软且具有弹性的高分子复合,同时尽量保持其本身性能。因此,开发出有效的方法将碳基材料与高分子有效复合,对开发出高性能柔性可穿戴器件至关重要。