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稳健光烧结自组装金属纳米薄膜的基底依赖性机电特性及其高灵敏应变传感应用(英文)

2025-05-28 19:4290下载
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  柔性表皮传感器在可穿戴电子领域发挥着不可或缺的作用,能够感知极细微的生物力学信号以实现个性化健康管理.作为关键组成部分,溶液法制备的超薄纳米复合导体因其高应变灵敏度和低成本、可规模化生产优势而备受关注.然而,其可控的制备仍面临挑战,且大量聚合物的存在通常导致低应变检测的高迟滞效应和灵敏度不足的问题.本研究通过层层自组装技术(LbL),带正电荷的聚氨酯和粒径均一的银纳米颗粒(AgNPs)在目标基底上交替沉积,制备出强韧、均匀且高导电的银纳米薄膜.随后采用光烧结工艺使银纳米颗粒熔融形成致密结构,同时缓解了弹性基底因持续热膨胀导致的银膜不可控的热致裂纹问题.最终获得的银纳米薄膜导电率达5.1×10~4 S cm-1,并展现出显著的基底依赖性机电特性.具体而言:在氧等离子体处理的聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上制备的银膜可作为超高灵敏度传感器,在<5%应变下灵敏系数超过3000;而在(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷修饰的PDMS或其他热塑性弹性体上,薄膜可实现>50%拉伸应变且电阻变化较小.本文深入研究了基底依赖性机电特性的形成机制,并基于PDMS制备的超高灵敏度传感器成功实现了声频、脉搏及微力检测. 



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