《CM》用于柔性多功能电子器件强粘附仿生界面Janus膜

图文简介

在纹理表面上实现保形和可靠的粘附引起了人们对精确和稳定监测各种运动行为的极大兴趣。然而，以简便有效的方式实现具有良好保形性和粘附性的类皮肤膜仍然是一个挑战。在这项工作中，我们提出了一种基于接口的方法来开发具有可控制的部分固化弹性体层的弹性和导电 Janus 膜，以实现高一致性和可调节的粘合性能。水面上的 Janus 膜可以很容易地转移到目标平面和非平面表面上，以便最终完全固化并提高附着力。所获得的膜可以集成到可穿戴保形电子设备中，以有效地检测和区分手指的正向/反向变形，具有高信号稳定性。此外，它可以高度适应分层折痕的纸张表面，用于实时检测纸张折叠行为。受象鼻皱褶结构的启发，设计了一种用于运动检测的人造皱褶树干。皱褶躯干上的保形膜可以经历可逆的接触和/或拉伸状态，用于躯干运动行为检测。人造皱纹树干被设计用于运动检测。

成年橡子藤壶横截面的简化示意图；藤壶的水泥腺分泌粘液，然后粘液直接在基质上固化

(a,b) TCM 和 OCM 之间的共形差异示意图。(c) 固化时间为 0.7 h 时薄膜的储能模量和损耗模量。(d) 用于测量粘合强度的 90° 剥离装置。(e) 粘附在玻璃板上的不同固化时间膜的 90° 剥离结果曲线。

可拉伸导电膜的传感特性。(a) TCM 在不同固化时间从空气/水界面转移到空气的初始电流。(b) TCM 和 OCM 的电阻变化与施加的应变。(c) 5% 变形和 0.3 Hz 频率下 5000 次循环的相对电阻变化曲线。(d) 膜在不同变形下的相对阻力变化（从 1% 到 10%）。(e) 在 0 和 5% 应变之间的不同频率（从 0.1 到 0.5 Hz）下膜的相对电阻变化。(f) TCM 和 OCM 检测褶皱基材弯曲变形 200 次。(g) 环氧树脂起皱的基材。(h) 附着在褶皱基材上的中药照片。(i) 附着在褶皱基材上的 OCM 照片。

用于人体生理行为监测的表皮应变传感器。(a) 附在人造手指上的表皮电子装置的示意图。(b) 不同向上运动行为的人造手指照片。(c) 手指向上运动和恢复的实时信号记录。手指向下弯曲 1000 次循环后，（d）基于 TCM 的应变传感器和（e）基于 OCM 的传感器的实时信号记录。

用于折纸折叠行为监测的应变传感器。(a) 用 TCM 进行折纸折叠的示意图。(b) 折纸折叠和展开的实时信号记录。(c) 电流检测折纸从状态 4 到状态 5 的 800 个循环。(d) 五个周期的电流信号。(e) 状态 4 和状态 5 在不同频率 (0.15 至 2 Hz) 下折纸 TCM 的相对电阻变化。(f) 受刺激时药丸虫蜷缩的示意图。(g) 模仿药丸虫腹部褶皱的折纸图片。(h) 折纸折痕逐渐接触的实时信号记录。(i) TCM 与折纸在不同接触程度下的相对电阻变化。

模仿象鼻驱动行为并监控运动的仿生应用。(a) 有皱纹和向上/向下弯曲行为的象鼻示意图。(b) 应变传感器监测象鼻运动行为的示意图。(c) 将 TCM 附着在人造树干上的大象模型。(d) 人造皱纹树干和贴附到 TCM 后的形态 (e) 膜的照片，树干在不同方向和多个角度弯曲。(f) 不同弯曲行为的实时电流信号监测。树干 (g) 向下弯曲和 (h) 向上弯曲的相对阻力变化。

论文信息

论文题目：Bioinspired Interface-Guided Conformal Janus Membranes with Enhanced Adhesion for Flexible Multifunctional Electronics

通讯作者：Peng Wei，陈涛

通讯单位：宁波市第一医院，宁波材料所

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