《AM》因水凝胶的瓶颈,顾3D打印固态导电离子弹性体作为触觉应用

3D打印科研前沿
2021
11/08
16:50
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来源:Polymer高分子

通过 3D 打印将柔软的导电材料塑造成优先的结构,对于从触觉设备到生物电子学的众多应用来说都极具吸引力。一种具有里程碑意义的柔软导电材料是水凝胶/离子凝胶。然而,3D 打印的水凝胶/离子凝胶仍然存在一个基本瓶颈:由于水凝胶/离子凝胶内液体的蒸发和泄漏导致其电气机械性能的稳定性有限。虽然光固化无液体离子导电弹性体可以规避这些限制,但相关的光固化过程很麻烦,因此印刷质量相对较差。

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图 1. 3D 打印 SCIE 的设计。

最近,香港城市大学科研团队开发了一种快速光固化固态导电离子弹性体 (SCIE),可实现任意结构的高分辨率 3D 打印。与传统的离子导电材料相比,印刷的积木具有许多有前途的特性,包括高分辨率结构(甚至~50 um 悬垂晶格)、良好的杨氏模量(高达~6.2 MPa)和拉伸性(断裂应变为 ~292%)、优异的在较宽的温度范围内(-30oC 至 80oC)具有良好的电导率耐受性,即使在 10000 次装卸循环后仍具有良好的弹性和抗疲劳能力。团队进一步证明,打印的积木可以编程到 3D 柔性触觉传感器中,例如基于陀螺仪的压阻式传感器和基于间隙的电容式传感器,这两种传感器的灵敏度都比笨重的同类传感器高几倍。

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图 2. 3D 打印堆积的表征。

相关论文以题为3D Printed, Solid-state Conductive Ionoelastomer as a Generic Building Block for Tactile Applications发表在《Advanced Materials》上。通讯作者是香港城市大学王钻开教授。
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参考文献:doi.org/10.1002/adma.202105996


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