Adv. Sci.:一种蜘蛛网和蚂蚁触角双重生物启发的具有分级纳米结构的多功能自供电电子皮肤

对于实现可穿戴电子皮肤(e-Skin)的实际应用,需要对其多功能、自供电、可生物降解、生物兼容、可呼吸的材料同时进行评估和定制。尽管将这些功能集成到灵活的电子皮肤中是一种理想的选择,然而,要开发一个满足实际应用需求的电子皮肤极具挑战性。
近日,陕西科技大学王学川教授,刘新华报道了受蜘蛛网和蚂蚁触角的启发,成功构建了一种具有多层纳米结构的仿生多功能电子皮肤,它可以通过摩擦电纳米发电机收集生物能量,同时具备检测压力、湿度和温度等功能。
文章要点
1)基于聚乙烯醇/聚偏氟乙烯纳米纤维的蜘蛛网结构、内部珠链结构和胶原聚集体纳米纤维的正摩擦材料,e-Skin具有最高的压力灵敏度(0.48 V kPa−1)和高检测范围(0-135 kPa)。
2)基于蚂蚁触角的仿生纳米纤维为e-Skin提供了较短的响应和恢复时间(分别为16和25 s),以适应较宽的湿度范围(25-85% RH)。
3)这种e-Skin在周围温度范围内(27-55 °C)表现出的电阻温度系数(TCR)为0.0075 °C−1。
4)天然胶原蛋白聚集体和全纳米纤维结构确保了e-Skin的生物降解性、生物兼容性和透气性,从而显示出巨大的实用性前景。
参考文献
Ouyang Yue, et al, Spider-Web and Ant-Tentacle Doubly Bio-Inspired Multifunctional Self-Powered Electronic Skin with Hierarchical Nanostructure, Adv. Sci. 2021
DOI: 10.1002/advs.202004377
https://doi.org/10.1002/advs.202004377
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