隨著全球陸地資源的減少和能源危機的加劇,資源豐富而廣袤的海洋成為人們關注的焦點。在海洋探測技術中,水下人工智能技術目前被廣泛認為是幫助人類更快地探索水下世界、獲取水下資源的手段之一。基于納米導電填料的柔性傳感器件是人工智能技術的關鍵組成部分,其中大多數應用于可穿戴傳感器、人造皮膚和軟機器人等先進領域,很少有高性能應變傳感器作為潛水服的健康監測。因此,迫切需要開發具有新型結構的高性能、高導電性和環境穩定性的傳感器,以應對復雜的環境影響,如水下環境。然而,目前基于納米填料的涂層導電彈性體和三維網絡化導電彈性體都無法滿足上述要求。
受人體皮膚的毛孔收縮和多層結構的啟發,研究團隊設計了一種具有集成層狀結構的羧基丁苯橡膠/再生木質素磺酸鈉-銀納米線(XSBR/rSL-AgNWs)復合薄膜。該薄膜由超高導電性的AgNWs富集層(500 S/m, AgNWs含量僅為5 wt%),rSL隔離網絡層(提供10.2 MPa的應力),以及具有防水性能的致密橡膠層組成。這種獨特的集成層狀結構,使薄膜在少量填料的情況下,在水中具有穩定的導電性,靈敏度為110 ms,測量因子為145.8,響應應變范圍為0.5%至350%。這些優異的傳感特性使復合薄膜能夠在復雜環境中監測運動、脈沖和語音信號,從而為柔性電子器件的開發提供了新的途徑。
應用前景
本成果所述復合材料具有超高的導電性、高靈敏度和優異的水下導電穩定性,能夠在復雜環境中監測運動、脈沖和語音信號,在人工智能技術、海洋勘探和可穿戴健康監測等方面具有廣闊的應用前景。
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