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基于导电纤维的柔性电子器件研究进展

复合材料学报 2023年第2期40卷 688-709页

作者：张文枭左杏薇曲丽君张学记苗锦雷青岛大学纺织服装学院青岛266071 深圳大学医学部生物医学工程学院深圳518060

柔性电子器件具有优异的灵活性,实现了与服装的无缝集成,在各种实际的可穿戴应用中具有巨大的潜力。一维纤维状电子器件由于其优异的柔韧性、可编织性及舒适性成为智能可穿戴领域的研究热点。首先,综述了用于纤维状柔性电子器件的一维... 详细信息

柔性电子器件具有优异的灵活性,实现了与服装的无缝集成,在各种实际的可穿戴应用中具有巨大的潜力。一维纤维状电子器件由于其优异的柔韧性、可编织性及舒适性成为智能可穿戴领域的研究热点。首先,综述了用于纤维状柔性电子器件的一维可拉伸电极的研究进展,然后详细介绍了高性能一维纤维状柔性电子器件制备过程中具有代表性的导电材料、制造技术及一维柔性纤维进一步应用于各类电子器件的主要制备方法,另外总结了近年来基于柔性纤维状电子器件在智能可穿戴领域的应用。最后对一维纤维基智能可穿戴电子器件的机遇和挑战进行了批判性思考。

关键词：一维纤维基导电材料制备方法柔性电子器件后处理

MXene和氧化石墨烯的异质愈合用于柔性电子器件和机器人的制备

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Science Bulletin 2022年第5期67卷 501-511,M0004页

作者：马佳楠张永来刘雨晴韩冬冬毛江维张嘉芮赵武超孙洪波 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics College of Electronic Science and EngineeringJilin UniversityChangchun 130012China State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments Department of Precision InstrumentTsinghua UniversityBeijing 100084China State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials College of ChemistryJilin UniversityChangchun 130012China

自愈合材料能够修复受损结构并恢复其相关性能,在人造皮肤、表面涂层、可穿戴电子设备和软体机器人等方面显示出巨大的应用潜力.特别是在柔性电子技术的发展中,多种导电自愈合材料的相继开发大大刺激了自愈合电子技术的快速发展.然而,... 详细信息

自愈合材料能够修复受损结构并恢复其相关性能,在人造皮肤、表面涂层、可穿戴电子设备和软体机器人等方面显示出巨大的应用潜力.特别是在柔性电子技术的发展中,多种导电自愈合材料的相继开发大大刺激了自愈合电子技术的快速发展.然而,作为一种新兴的导电2D材料,MXene的自愈合能力尚未得到系统的研究,这限制了其在自愈合电子学中的应用.本文报道了在湿度处理下MXene的同质自愈合以及MXene和氧化石墨烯(GO)之间的异质愈合.其自愈合机制可归因于水分子吸附诱导的MXene和GO的层间膨胀以及水分子脱附后氢键网络的重建.MXene和GO之间的异质愈合不仅可以决速地制备柔性电子器件和机器人,而且还赋予其自愈合特胜.作为概念验证,作者已经成功制备了发电机、湿度传感器、压力传感器和执行器等若干电子器件.MXene和GO的异质愈合策略简单而有效,它可能为开发基于2D材料的柔性电子器件和机器人开辟一条新途径.

关键词：湿度传感器压力传感器机器人柔性电子器件人造皮肤氧化石墨烯自愈合氢键网络

电流体喷印技术制备高分辨率柔性电子器件:从材料到应用

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Science China Materials 2022年第8期65卷 2089-2109页

作者：郑欣然胡明爽刘忆旋张鋆李湘湘李曦铭杨辉 Tianjin Key Laboratory of Molecular Optoelectronic Science Department of ChemistrySchool of ScienceTianjin UniversityTianjin 300072China Chest hospital Tianjin UniversityTianjin 300072China

高分辨率柔性电子器件因其具有优异的本征柔性、可延展性和微型化等优点,被广泛地应用于软体机器人、智能人机交互和人体健康监测等领域.电流体动力喷射印刷(电喷印)技术作为一种变革性技术,可以实现柔性场效应晶体管、柔性传感器和柔... 详细信息

高分辨率柔性电子器件因其具有优异的本征柔性、可延展性和微型化等优点,被广泛地应用于软体机器人、智能人机交互和人体健康监测等领域.电流体动力喷射印刷(电喷印)技术作为一种变革性技术,可以实现柔性场效应晶体管、柔性传感器和柔性显示等柔性电子器件的高分辨率和跨尺度制造.因此,通过电喷印技术制备高分辨率柔性电子器件引起了国内外研究人员的广泛关注.本综述重点介绍了电喷印技术在高分辨率柔性电子制造领域的最新研究进展,其中包括制备电喷印油墨的各种功能材料、在电喷印刷过程中的界面调控及其应用.首先,我们总结了用于电喷印技术的各种功能性墨水材料,包括有机材料、无机材料和杂化材料等.然后,详细介绍了影响电喷印过程中界面调控的主要因素,如功能墨水的物理和化学性质、墨水与基底之间的界面润湿性以及高压场中的微滴喷射行为等.此外,还总结了电喷印技术在柔性电极、柔性场效应晶体管、柔性传感器和柔性显示等领域的应用前景.最后,讨论了电喷印技术在下一代柔性电子设备应用中面临的机遇和挑战.

关键词：柔性传感器场效应晶体管柔性电子器件界面调控柔性显示柔性电极有机材料微滴喷射

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从液态金属到柔性电子器件:克服表面张力

Science China Materials 2022年第8期65卷 2072-2088页

作者：杨子旭杨丹赵希峥赵秦艺祝明刘妍王宇卢卫红齐殿鹏 MIIT Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage School of Chemistry and Chemical EngineeringHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001China National and Local Joint Engineering Laboratory for Synthesis Transformation and Separation of Extreme Environmental NutrientsHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001China School of Materials Science&Engineering Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China

可伸缩电子领域主要包括可以集成在皮肤或服装表面的电子产品.由于这些产品需要在变形期间工作,因此它们对材料的需求集中在可拉伸性和导电性.液态金属正是兼具这些属性的优良的材料.但是,液态金属在常温下有极高的表面张力,会自发形成... 详细信息

可伸缩电子领域主要包括可以集成在皮肤或服装表面的电子产品.由于这些产品需要在变形期间工作,因此它们对材料的需求集中在可拉伸性和导电性.液态金属正是兼具这些属性的优良的材料.但是,液态金属在常温下有极高的表面张力,会自发形成球状而难以被控制来形成柔性电子器件所需要的形状,这是其向柔性电子领域发展的最大阻碍.因此,本综述将重点放在克服液态金属高表面张力的原理上,基于这些原理所使用液态金属制作柔性电子器件的各种方法被串联了起来.克服了表面张力的阻碍后,液态金属在传感、能量收集等方面有巨大的前景.在此还讨论了目前该领域存在的挑战和机遇.

关键词：液态金属表面张力柔性电子器件电子产品能量收集可伸缩导电性挑战和机遇

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导电水凝胶及其在柔性电子器件中的应用

分析化学 2023年第9期51卷 1381-1390页

作者：姜新园王冉冉孙静国科大杭州高等研究院化学与材料科学学院中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室中国科学院大学材料科学与光电技术学院

水凝胶是一种具有三维网络结构的聚合物凝胶，由富含亲水基团的高分子链在水中交联而成，具有优异的柔性、延展性、界面粘性、自愈合性和生物相容性等特征。此外，水凝胶还可通过添加离子等方式获得良好的导电性，已成为构筑柔性电子器... 详细信息

水凝胶是一种具有三维网络结构的聚合物凝胶，由富含亲水基团的高分子链在水中交联而成，具有优异的柔性、延展性、界面粘性、自愈合性和生物相容性等特征。此外，水凝胶还可通过添加离子等方式获得良好的导电性，已成为构筑柔性电子器件的重要功能材料。近年来，水凝胶材料受到了广泛关注，其各项性能得到显著提升，相关研究促进了柔性电子器件的发展。本文围绕导电性、机械性能、自愈合性和抗冻性等关键指标，综述了导电水凝胶分子设计与性能调控方面的研究进展，总结了导电水凝胶在柔性传感器、柔性储能器件和柔性生理电极中的应用现状，并探讨了导电水凝胶用于柔性电子器件的机遇与挑战。

关键词：水凝胶柔性电子器件性能应用评述

用于深部组织微创及无创连续监测的柔性电子器件

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中国科学：化学 2022年第11期52卷 2027-2044页

作者：袁月辉唐文杰吴昊陈士晟任雪洋胡本慧顾宁南京医科大学生物医学工程与信息学院南京211166 东南大学生物科学与医学工程学院生物电子学国家重点实验室江苏省生物材料与器件重点实验室南京210096

深部组织信号与疾病间有着强烈的相关性,临床上对深部组织的检测诊断一般依赖于医学影像设备等大型仪器,成本高昂且不利于长期监测.不同于笨重的大型设备,微创及无创的柔性电子器件可以在体长期佩戴,实现深部组织信号的连续采集,有助于... 详细信息

深部组织信号与疾病间有着强烈的相关性,临床上对深部组织的检测诊断一般依赖于医学影像设备等大型仪器,成本高昂且不利于长期监测.不同于笨重的大型设备,微创及无创的柔性电子器件可以在体长期佩戴,实现深部组织信号的连续采集,有助于疾病的早期诊断,进行精准化、个性化治疗.在本综述中,我们讨论了深部组织的生理、生化信号的检测机制,重点分析器件的制备方法、关键性能指标以及数据无线传输技术.最后提出了该领域存在的挑战和可能的解决策略.

关键词：柔性电子器件深部组织感知健康监测

纳米纤维素/MXene柔性电子器件的制备及应用研究进展

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中国造纸学报 2023年第3期38卷 9-17页

作者：姚黎明张研柔刘振华杨苗秀王欣陈昊楠钱立伟陕西科技大学轻工科学与工程学院陕西西安710021 中国制浆造纸研究院有限公司北京100102

纳米纤维素/MXene复合材料兼顾MXene优异的导电性能、丰富的表面官能团和超高比表面积,以及纳米纤维素基材料优良的力学性能和机械稳定性,成为应用于柔性传感、电磁屏蔽、能源储存等领域的热门材料。本文对纳米纤维素/MXene复合材料的... 详细信息

纳米纤维素/MXene复合材料兼顾MXene优异的导电性能、丰富的表面官能团和超高比表面积,以及纳米纤维素基材料优良的力学性能和机械稳定性,成为应用于柔性传感、电磁屏蔽、能源储存等领域的热门材料。本文对纳米纤维素/MXene复合材料的制备方法进行论述,重点阐述其作为柔性电子器件在压力传感器、电磁屏蔽材料、超级电容器中的性能及最新研究进展,归纳总结纳米纤维素/MXene复合材料所面临的挑战,并对其未来发展趋势进行展望。

关键词：纳米纤维素 MXene 柔性电子器件应用

基于液态金属/聚合物复合材料的自修复柔性电子器件研究

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基于液态金属/聚合物复合材料的自修复柔性电子器件研究

作者：朱迎迎湖南大学

学位级别：硕士

随着科技的快速发展和物联网技术的不断进步,现代社会已全面进入信息化时代。传统电子器件由于其机械强度过大不易弯折而无法满足人工智能时代对器件灵活性的需求,因此柔性电子器件受到了极大的关注。然而,在拉伸等机械刺激下,柔性器件... 详细信息

随着科技的快速发展和物联网技术的不断进步,现代社会已全面进入信息化时代。传统电子器件由于其机械强度过大不易弯折而无法满足人工智能时代对器件灵活性的需求,因此柔性电子器件受到了极大的关注。然而,在拉伸等机械刺激下,柔性器件不可避免地会产生内部裂纹,导致器件性能衰减,缩短其使用寿命。因此,亟需开发一种能延长器件使用寿命的有效方法。受自然界生物受伤后自我修复行为的启发,自修复概念被引入柔性电子器件领域,以期实现对受损柔性电子器件的修复,延长其使用寿命。目前,通常将自修复聚合物与导电填料复合后制备成自修复型柔性电子器件。其中所使用的导电填料多为碳、银、铜等纳米材料,这类材料一般存在制备方法复杂、价格昂贵且随器件的拉伸/压缩彼此分离而导致器件性能下降等弊端。基于此,本论文设计合成了两种基于多重氢键的自修复聚合物,并将其与自制的室温液态金属(LM)复合从而开发出自修复型柔性电子器件。得益于聚合物优良的力学性能、自修复性能及LM的高导电性和流动性,制备的自修复型柔性电子器件不仅具有良好的器件属性(吸波性能、传感性能等),还可在受损后及时恢复初始结构和性能,大大延长了器件的使用寿命,在柔性电子器件领域展现出较大的应用潜力。论文具体工作如下:(1)基于自由基聚合反应制备了一种自修复型聚丙烯酸酯弹性体(PMBA),并对其结构、力学性能、自修复性能进行测试。结果表明该弹性体具备良好的自修复能力,受损的PMBA材料在90oC环境下放置30 h,其结构和性能可实现90%以上的修复。此外,该材料还具有优异的自粘性,可与多种基底进行较强的粘附,有利于其在柔性电子器件中的应用。随后,通过共混法将PMBA与LM、碳纳米管(CNT)等复合,制备出自修复型复合材料并应用于电磁波吸收和柔性传感器领域,二者不仅具备良好的吸波性能、传感性能,还具备优良的自修复能力。(2)基于动态氢键的自修复机制,设计并合成了聚丙烯酸-海藻酸钠(PAA-SA)水凝胶,所得的水凝胶展现出良好的自修复性能和力学性能。随后,将低毒性的LM作为导电填料与合成的水凝胶基体复合,利用其优异的导电性和流动性成功制备出导电性可调的柔性导电自修复复合材料(PASL),最终利用该复合体系开发出具备多重感知能力的自修复型柔性传感器和柔性无线供电器件。

关键词：自修复柔性电子器件聚合物液态金属

喷墨打印图案化导电薄膜及其在柔性电子器件中的应用

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同方学位论文库

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喷墨打印图案化导电薄膜及其在柔性电子器件中的应用

作者：王宗辉南京邮电大学

学位级别：硕士

光刻和蚀刻工艺程序繁琐复杂,设备要求高,制备过程中产生较多废弃物,污染环境。印刷电子技术具有灵活、快速、高效、低成本等优势,具有广泛的应用前景。其中,喷墨印刷技术能够快速、高效地在柔性衬底上实现电极材料的图案化。本文首先... 详细信息

光刻和蚀刻工艺程序繁琐复杂,设备要求高,制备过程中产生较多废弃物,污染环境。印刷电子技术具有灵活、快速、高效、低成本等优势,具有广泛的应用前景。其中,喷墨印刷技术能够快速、高效地在柔性衬底上实现电极材料的图案化。本文首先讨论了银源、胺类等对喷墨打印电极特性的影响,优化得到了基于柠檬酸银且符合家用喷墨打印机要求的银基导电墨水。然后使用多种手段对银基导电墨水的稳定性、导电薄膜在柔性衬底上的成膜性,以及热烧结后导电薄膜的微纳形貌、方块电阻、均匀性、附着力、柔韧性等进行了表征和分析,证明该银基导电墨水可实现具有优异特性的导电薄膜。最后研究了喷墨打印图案化导电薄膜在柔性电子器件上的应用,制备了柔性导电电极点亮LED指示灯和通过喷墨打印机在柔性衬底上打印叉指电极制备触摸传感器。能够克服硬质电子器件体积大、质量重、材质硬、脆等缺陷。本课题通过使用家用喷墨打印机实现柔性电子器件的制备,具有操作简单、功能高效、成本低廉等优势,这一研究对进一步制备轻、柔、易便携、可穿戴的柔性电子器件具有重要的参考价值。

关键词：无颗粒导电油墨喷墨打印柔性电极柔性电子器件