近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)材料研究中心汪正平院士與孫蓉研究員領(lǐng)導(dǎo)的先進(jìn)電子封裝材料科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種具有低成本、可印刷、高電導(dǎo)率等功能特性的柔性可拉伸導(dǎo)電材料，并成功應(yīng)用于柔性應(yīng)變傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。研究成果A Low-Cost, Printable, and Stretchable Strain Sensor Based on Highly Conductive Elastic Composites with Tunable Sensitivity for Human Motion Monitoring（基于高導(dǎo)電彈性復(fù)合材料的低成本、可印刷、可拉伸及靈敏度可調(diào)的應(yīng)變傳感器及其在人體運(yùn)動(dòng)行為監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用）在線發(fā)表在納米領(lǐng)域的核心期刊Nano Research（DOI: 10.1007/s12274-017-1811-0，IF=7.354）上。

具有高可拉伸性、寬應(yīng)變范圍、高靈敏及良好可靠性的柔性應(yīng)變傳感器在電子皮膚、人體運(yùn)動(dòng)行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。通常來(lái)說(shuō)，高可拉伸性與高靈敏度是相互矛盾的，因?yàn)楦呖衫煨孕枰侠淼脑O(shè)計(jì)使傳感器在大應(yīng)變時(shí)保持材料結(jié)構(gòu)與形貌的完整，而高靈敏度往往要求在小應(yīng)變時(shí)產(chǎn)生大量突然的結(jié)構(gòu)變化。如何獲得高靈敏度與高可拉伸性，乃至高導(dǎo)電性之間的平衡仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。

團(tuán)隊(duì)成員胡友根博士、朱朋莉副研究員等在前期的雜化導(dǎo)電粒子可控制備與柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的可印刷性研究等工作基礎(chǔ)上（Journal of Materials Chemistry C，2016，4，5839-5848），采用核殼結(jié)構(gòu)聚合物微球表面包覆金屬銀的雜化導(dǎo)電粒子與聚二甲基硅氧烷復(fù)合，通過(guò)絲網(wǎng)印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了柔性電路與柔性傳感器的大面積宏量簡(jiǎn)易制備，有效降低了導(dǎo)電復(fù)合材料中貴金屬的實(shí)際填充量并保持較高的電導(dǎo)率，同時(shí)導(dǎo)電填料的球形結(jié)構(gòu)有利于改善導(dǎo)電漿料的流變行為，提高了印刷適應(yīng)性。在銀含量?jī)H約為36.7 wt%時(shí)制備的傳感器表現(xiàn)出高電導(dǎo)率（1.65 × 104S/m）、寬應(yīng)變范圍（＞80%）、高靈敏度（6.0～78.6）、低電阻過(guò)沖（＜15%）及優(yōu)異的長(zhǎng)期濕熱穩(wěn)定性（1750 h）。此外，通過(guò)對(duì)雜化導(dǎo)電粒子填充量的控制可進(jìn)一步對(duì)傳感器的導(dǎo)電性能、機(jī)械性能及應(yīng)變傳感性能等進(jìn)行調(diào)控?；谏鲜隽己玫木C合性能，該導(dǎo)電彈性復(fù)合材料成功應(yīng)用在可拉伸電極、柔性精細(xì)印刷線路及人體運(yùn)動(dòng)行為監(jiān)測(cè)傳感器等方面，充分展示了其在柔性可穿戴電子領(lǐng)域的良好應(yīng)用價(jià)值。該研究成果為低成本柔性可印刷導(dǎo)電材料及柔性應(yīng)變傳感器的開(kāi)發(fā)提供了一種有效的技術(shù)和參考。

該項(xiàng)目得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省高密度電子封裝關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院深圳先進(jìn)院優(yōu)秀青年創(chuàng)新基金等項(xiàng)目支持。

導(dǎo)電復(fù)合材料的機(jī)械柔性與可印刷性演示及其在柔性印刷電路與對(duì)人體運(yùn)動(dòng)行為監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用