科创中国

新材料技术,高分子材料

物联网及 5G 技术的快速发展，对传感器材料和性能提出了越来越高的要求，可穿戴设备和对身体状况进行实时监测也促进了柔性传感器的发展。随着信息技术的不断进步，人们对发展高性能柔性传感器的需求也在不断增加。人们希望传感器件可以舒适地穿戴在身上，或者直接贴附在皮肤 表面，从而能够获得血压、血糖、脉搏等一系列健康信息，并将这些信息收集到智能设备中，经过分析和提取，帮助医生进行诊断。基于高性能纳米纤维材料开发的柔性传感器是智能可穿戴、人体运动检测、软机器人等系统的重要组成部分，开发多功能复合压电材料并用作传感器在未来多场景的许多应用中具有重要意义。本成果成功制备具有超高低压灵敏度、高压电输出、良好的荧光功能、优异的柔性和热稳定性等多种性能的基于静电纺三明治结构复合压电纳米纤维薄膜的多功能柔性传感器。这一研究成果可对生产基于高性能、多用途压电纳米纤维材料的高柔性传感器实际应用提供支持，在多功能柔性传感器和智能领域具有很大的应用潜力。

通过静电纺丝逐层纺丝技术制备柔性多功能三明治结构复合薄膜，研究双填料稀土荧光配合物Complex/填料体系[无机填料纳米钛酸钡（BaTiO3）、无机填料三氯化铁六水合物（FeCl3·6H2O）、一维导电填料羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）和二维导电填料氧化石墨烯（GO） ]的协同作用促进聚偏氟乙烯-六氟丙烯 P(VDF-HFP)的 β 相结晶， 提高了材料的力学性能、 压力灵敏度和压电输出等性能，并设计开发了具有高压电性能、优异的力学性能和荧光等性能的多功能柔性传感器。利用静电纺丝技术将荧光配合物与填料引入聚合物基体中，掺杂粒子会在静电纺丝过程产生的电场和静电纺丝过程本身产生的电场引起的局域电场，使 P(VDF-HFP)链对齐，然后偶极矩沿同一方向对齐， 影响 P(VDF-HFP)链的结晶为全反式构象， 促使 β 相增加， 改善了压电传感和能量收集应用的铁电性能。

师奇松，女，博士，副教授，硕士生导师，北京市自然科学基金项目函评专家。

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