《自然—通讯》发表我校潘力佳、施毅团队最新研究成果

发布时间:2014-01-09浏览次数:108

我院潘力佳、施毅研究组与美国斯坦福大学鲍哲南教授合作,在功能电子器件研究中取得重要突破。他们通过使用空心球微结构的导电高分子薄膜实现了超高灵敏度的新型压力传感器。该研究成果1月6日发表在《自然—通讯》上(NatureCommunications,2014,5,3002.DOI:10.1038/ncomms4002)。

压力传感是电子皮肤等功能电子器件的重要功能。弹性材料在压力传感器中扮演了重要的作用:均匀分布压力、提供形变空间、保证器件的实时电学接触。然而电容及电阻型压力传感器多使用橡胶作为弹性材料,使得器件性能受制于弹性材料的本体力学性能,如:高杨氏模量导致低的灵敏度,粘弹性导致慢的响应速率和长的响应时间,热胀冷缩导致在不同温度下差的信号稳定性。

通常导电聚合物都是硬的、不可压缩的固体。该团队通过多相反应的途径,将导电聚合物制备成具有空心球微结构的水凝胶,并提出了基于微结构弹性的空心球状导电聚合物的新型压力传感器结构,解决了这些通常伴随着实体弹性材料的问题。新的材料具备极低的有效弹性模量,能借助电极-弹性材料界面的界面电阻,实现超快的响应速率(50ms)、超高的灵敏度(在微压力范围内可实现高达133.1kPa-1的灵敏度,刷新了已有报道的最高记录),具备低检测阈值(检测<1Pa的压力)和低电阻-压力回滞,并实现了优良的循环性能和温度稳定的压力传感性能。

此外,该团队所提出的借助全溶液途径的凝胶合成聚吡咯互相连接空心球结构的方法,适合于制备大面积的具有微结构弹性的薄膜,及大规模传感器阵列。这类基于微结构弹性的高灵敏度压力传感器,在人机交互界面、机器人感知方面有广泛的应用前景。

论文第一作者为港澳宝典资料大全副教授潘力佳博士。该研究团队对于导电高分子水凝胶及其微结构在电子器件应用的研究,取得了较好的成绩,已经在包括PNAS,ACSNano,EnergyEnviron.Sci.等在内的刊物上发表了系列论文。

该项研究得到国家自然科学基金项目、科技部重大科学研究计划、教育部新世纪优秀人才支持计划和国家留学基金委项目的资助。