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復(fù)旦葉明新/沈劍鋒課題組 ACS Nano：利用液態(tài)金屬和導(dǎo)電聚合物PEDOT設(shè)計(jì)具有高空間檢測(cè)分辨能力的非接觸式柔性電子器件
2022-11-07  來(lái)源：高分子科技

  非接觸式柔性電子器件使得人們可以通過(guò)非接觸的方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體生理信號(hào)，手勢(shì)識(shí)別和手勢(shì)控制等領(lǐng)域有著重要作用。目前基于電場(chǎng)感應(yīng)機(jī)制設(shè)計(jì)柔性電子器件的研究仍然處于起步階段，所報(bào)道器件的非接觸檢測(cè)距離十分有限（通常小于20 cm），并且只能在更短的距離內(nèi)（通常小于5厘米）產(chǎn)生清晰的非接觸響應(yīng)信號(hào)，因此較低的空間檢測(cè)分辨能力嚴(yán)重阻礙了這些器件在大范圍空間中檢測(cè)人體活動(dòng)信號(hào)的能力。


  針對(duì)這一挑戰(zhàn)，復(fù)旦大學(xué)葉明新/沈劍鋒課題組通過(guò)利用鎵基液態(tài)金屬EGaIn和導(dǎo)電聚合物PEDOT：PSS設(shè)計(jì)了一種導(dǎo)電材料Ga-PP。為了論證利用Ga-PP設(shè)計(jì)非接觸式柔性電子器件的能力，他們將Ga-PP和蠶絲布料相結(jié)合設(shè)計(jì)了一種具有非接觸電場(chǎng)感應(yīng)能力的導(dǎo)電織物Ga-PP-CT。在這項(xiàng)工作，他們?cè)敿?xì)討論了帶有不同電荷的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Ga-PP-CT非接觸響應(yīng)信號(hào)的變化規(guī)律和響應(yīng)機(jī)制。Ga-PP-CT的非接觸檢測(cè)距離可達(dá)1米，不但具有檢測(cè)帶電物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力，還能追蹤在三維空間中運(yùn)動(dòng)的信號(hào)源。Ga-PP-CT即使在水下也具有非常好的非接觸響應(yīng)能力。此外，Ga-PP的水溶液還能作為導(dǎo)電墨水，所刻畫(huà)的導(dǎo)電電路也具有非常好的非接觸響應(yīng)能力。最后，在這項(xiàng)工作中他們還成功地論證了Ga-PP-CT在非接觸檢測(cè)各種人體運(yùn)動(dòng)的潛力。該工作以“Liquid metal-tailored PEDOT:PSS for noncontact flexible electronics with high spatial resolution”為題發(fā)表在ACS Nano上。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。


圖1. Ga-PP-CT的非接觸響應(yīng)規(guī)律和機(jī)制。


圖2. Ga-PP-CT的非接觸響應(yīng)能力。


圖3. Ga-PP-CT對(duì)人體運(yùn)動(dòng)信號(hào)的非接觸檢測(cè)。


  該工作是團(tuán)隊(duì)關(guān)于非接觸式柔性電子器件的初探，在該工作中提出了可用于設(shè)計(jì)非接觸式柔性電子器件材料的相關(guān)策略，為后續(xù)相關(guān)領(lǐng)域的研究提出了一定的見(jiàn)解。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.2c08760

  下載：Liquid metal-tailored PEDOT:PSS for noncontact flexible electronics with high spatial resolution

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