基于导电纤维的柔性电子器件研究进展

柔性电子器件具有优异的灵活性,实现了与服装的无缝集成,在各种实际的可穿戴应用中具有巨大的潜力。一维纤维状电子器件由于其优异的柔韧性、可编织性及舒适性成为智能可穿戴领域的研究热点。首先,综述了用于纤维状柔性电子器件的一维可拉伸电极的研究进展,然后详细介绍了高性能一维纤维状柔性电子器件制备过程中具有代表性的导电材料、制造技术及一维柔性纤维进一步应用于各类电子器件的主要制备方法,另外总结了近年来基于柔性纤维状电子器件在智能可穿戴领域的应用。最后对一维纤维基智能可穿戴电子器件的机遇和挑战进行了批判性思考。      

聚合物基柔性导电复合材料的制备和研究进展

柔性可穿戴电子器件的研制是未来科技发展的方向之一,柔性导电材料是可穿戴电子器件的重要支撑材料。由于聚合物具有优异的柔性,由聚合物基导电复合材料制备柔性导体是一种重要的途径和方式。文中从制备和表征方法方面归纳了聚合物基柔性导电复合材料的研究进展,重点阐述了实现柔性导体的关键因素,即聚合物优异高弹性的保持和可拉伸的稳定的导电网络的实现,详细介绍了简易地利用高弹性基体和纳米填料的直接共混法和目前应用较多的结构可拉伸导体的设计与制备,并总结了目前研究中存在的问题。     

导电纱线的制备及其在智能可穿戴装置中的应用研究进展

随着电子信息技术的发展和人们对便捷生活的追求,智能柔性可穿戴装置受到越来越多的关注,并取得相关研究成果.在智能可穿戴装置的发展中,柔性导电材料起着至关重要的作用.导电纱线作为最基础的柔性导电纺织材料,广泛应用于智能可穿戴产品中.然而,传统的纺织材料通常是绝缘材料,不能直接形成导电纱线和智能可穿戴产品.本文重点介绍金属基导电纱线、碳基导电纱线、导电聚合物基导电纱线的制备方法以及在可穿戴应变传感器、可穿戴超级电容器、可穿戴电热装置等方面的应用研究进展,客观分析近年来导电纱线亟待解决的问题,主要包括提高导电纱线的导电性、柔性以及环境稳定性等.此外,针对智能可穿戴装置所需的方便性、舒适性、耐洗性、灵敏性,提出进一步优化柔性导电纱线的灵敏性、耐久性以及纺织材料与导电材料的结合方法是可穿戴柔性智能产品的主要发展方向.     

柔性可拉伸导电材料用于生理信号获取与反馈的研究简述

生物界面柔性导电材料是新兴的、面向生物界面生理信号采集与反馈的电子电路的基本组成部分.由于人体组织本征上具有柔软特性,与之集成的电子电路也需要是柔性可形变的,以达到最基本的力学匹配.当电路变得柔软之后,在同样力的作用下则更容易产生形变,如何实现导电薄膜在大变形下依然保持导电特性变得尤为重要.本文简单介绍了柔性可拉伸导电材料制备过程中常用的弹性体,包括化学交联弹性体、物理交联弹性体,以及几种常见的导电材料如碳基导电材料、金属导电材料以及导电聚合物等,并总结分析了几种可拉伸导电薄膜的制备方法及在体表贴附式与体内植入式的应用,分析评价了现有方法并给出了未来可能的发展方向.     

导电织物制备方法及应用研究进展

织物面料由于其优异的柔韧性及透气吸水特性,越来越多地被选择为柔性电子器件的衬底材料,并被广泛应用于可穿戴电子领域。其中如何实现普通织物具有导电性,并满足弯曲、拉伸,甚至洗涤状态下仍然保持电学稳定性,是各种织物基可穿戴电子器件的基础。本文首先综述了当前制备导电织物的各种方法,并依次展开论述,总结各方法的优缺点,指出导电织物研究中亟待解决的问题,主要包括实用性、舒适性、规模化、低成本等;最后对导电织物在柔性可穿戴电子中的应用进行了介绍,并对其未来发展趋势进行了展望。     

用于可穿戴智能纺织品的复合导电纤维研究进展

智能可穿戴领域是一个集多学科多门类的交叉研究领域,近年来备受各界学者关注。导电纤维作为智能可穿戴设备的枢纽,因其优异的力学性能、突出的电学和光学等功能特性,在智能可穿戴领域具有广阔的应用前景,并成为研究热点。针对目前研究学者对于可应用在柔性智能可穿戴纺织品中导电纤维的研究进展情况,系统地综述了导电纤维(包括金属导电纤维、导电聚合物纤维、碳系导电纤维)的导电机制、制备方法等。并详细阐述了近三年来研究人员运用不同电极材料制备的复合导电纤维的研究进展和未来的应用发展方向,最后总结并展望了此类柔性导电纤维的发展前景。以期望能够对未来可穿戴智能织物设备和小型化的柔性智能电子产品的科研创新研发有所助益。      

导电复合水凝胶的分类及其在柔性可穿戴设备中的应用

近年来，基于水凝胶的导电材料及其作为柔性可穿戴设备的应用引起了人们的广泛关注。柔性可穿戴设备不仅可以采集人体生理信号用于远程健康监测，还在人机界面、软机器人等方面展示出巨大的应用潜力。导电水凝胶所具有的良好导电性、高延伸性、可调柔韧性、生物兼容性和多重刺激响应性等优点使其成为制备柔性可穿戴设备的理想材料。到目前为止，各种导电材料被广泛用于制作导电复合水凝胶。本文根据导电材料对导电复合水凝胶进行分类，包括离子导电水凝胶(基于盐离子、离子液体、聚电解质等导电物质)、电子导电水凝胶(基于导电聚合物基、碳材料、MXene和金属等导电物质)两大类，并介绍了导电水凝胶在人体运动监测、健康监测、人机界面等柔性可穿戴设备中的应用进展。     

纤维状超级电容器在可穿戴设备中的研究现状及问题对策

正随着谷歌眼镜和苹果手环等为代表的可穿戴电子产品的出现,柔性、可穿戴电子得到了极大重视和快速发展。越来越多的科研人员致力于开发柔性传感器、人造电子皮肤等可穿戴的微型电子器件。因此,为了实现这些设备的可穿戴性,对于电子设备至关重要的储能器件,同样要求其具有柔性可穿戴的特征。传统的超级电容器     

纤维及织物基柔性可穿戴器件研究进展

近年来,随着智能技术的迅速发展,可穿戴器件逐渐成为研究热点。在实际应用中,柔性的可穿戴器件具有更广阔的应用前景,尤其是以纤维和织物为基底制作的柔性器件为解决穿着舒适性、耐水洗性不佳及三维形变时与人体贴合性差等问题提供了基础,同时符合绿色环保的理念,具有现实的研究意义。本文介绍了几种典型的柔性可穿戴器件,并简要回顾了可穿戴设备的柔性化进程;概述了以纤维、织物为基底的柔性可穿戴器件的制备方法;对纤维/织物基器件进行了分类并综述了在柔性传感器、柔性能源器件、柔性电极等领域的最新应用,指出随着材料科学、纺织技术和微电子技术的融合发展,通过系统设计和一体成型构建纺织结构柔性器件是穿戴式产品进一步发展的客观需求和必然趋势。     

科学家利用聚吡咯-铜金属海绵制备能量转换和存储一体化器件

正柔性电子器件作为一种可弯曲、可形变的新型电子器件,日益受到广泛关注。近年来的科学研究也推动了柔性电子器件在信息、能源、医疗等领域的飞速发展,但现有的柔性电子器件依然存在质量大、形变不易恢复等不足之处。因此,制备机械稳定性高、质量小的柔性电子器件迫在眉睫。海绵是一种形变可逆的多孔材料,其已被广泛应用在储能、传感器、光催化等领域。目前研究的海绵主要分为两大类:一类是基于三维互联结构的石墨烯和金属泡沫海绵等;另一类是弹性聚合物,如聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚氨酯(PU)海绵。     

柔性压电纳米发电机研究进展

<正>压电纳米发电机是一种利用压电效应将机械能转换为电能的器件。在外界机械作用下,压电材料产生的极化电荷和随时间变化的电场可驱动电子在外电路发生流动,进而产生电能。近年来,柔性电子器件在可穿戴、可植入电子器件等方面得到了广泛应用。压电纳米发电机需要对复杂机械作用如弯曲、拉伸、扭转等产生响应并输出电能,且适应不同形状的表面以满足可穿戴、可植入等要求。因此,开发出具备很好的柔性和稳定性的压电纳米     

清华/美国西北大学国际联合团队:三维柔性电子器件能与人体“无缝贴合”

正传统的可穿戴传感器由于无法顺应人体曲线常常会掉落,令穿戴者尴尬。科学家近日联合研发出可无缝贴合人体的三维柔性电子器件,在生物医学器件、柔性机器人等领域有广泛应用前景。     

柔性电致变色材料的研究与发展

随着可穿戴电子器件的应用普及,柔性电子器件已经成为当前研究的热点。柔性电致变色器件因具有绿色环保、低成本、可大面积、适应性强和生产运输方便等优良特性,在新型智能显示、建筑智能窗、汽车后视镜、智能眼镜、可穿戴设备和军事伪装等众多领域得到广泛应用。从柔性电致变色结构出发,讨论了柔性衬底、电极材料、电致变色材料和电解质材料等功能层,指出了提升柔性电致变色器件性能的关键,明确了器件材料与结构的关系,指出其当前存在的问题并对未来的发展趋势做出展望。     

高强度离子导电凝胶研究进展

近年来,柔性可穿戴电子产品在人机交互、传感器等方面应用越来越广泛。离子导电凝胶具有高导电性、生物相容性、自愈合、良好的机械性能以及对可见光透明度高等特点,力学性能对离子导电凝胶的应用影响较大,通过添加纳米填料、无机盐和有机盐、聚电解质可以提升离子导电凝胶的力学性能。综述了纳米复合离子导电凝胶、盐离子导电凝胶、聚电解质离子导电凝胶的研究进展,对离子导电凝胶在传感器、柔性皮肤、生物医药等领域中的应用以及面临的困难和挑战进行了探讨,并展望了其未来发展方向。     

飞秒激光制备柔性电子器件进展

消费电子市场正推动柔性电子器件向集成化、小型化及可穿戴的方向发展,同时也对柔性电子器件的制备提出了新的要求.光刻工艺加工精度高,但其成本昂贵、加工流程复杂且效率低.相比而言,飞秒激光加工兼有加工精度高和工艺流程简单的特点,已展现在制备柔性电子器件方面的独特优势和应用前景.为了更好地了解这一新兴领域的进展,本文概述了与柔...     

金属网格柔性透明导电薄膜研究进展

随着柔性电子器件的发展，柔性显示器、柔性太阳能电池、柔性传感器等产品已经逐步从实验室走向市场。柔性透明导电薄膜作为柔性光电器件不可或缺的重要组成部分，今后其需求量只会不断增加。目前的光电子器件逐渐向大尺寸、轻薄、柔性、可拉伸、低成本等方面发展。氧化铟锡（Indium tin oxide,ITO）是目前使用最广泛的透明导电薄膜，但ITO制备工艺复杂，具有脆性，且铟是稀有金属，储量少，价格昂贵。因此，研制可替代ITO的高性能柔性透明导电薄膜越来越迫切。目前已有研究人员研制出多种可替代ITO的柔性透明导电薄膜，其中基于金属网格的柔性透明导电薄膜是替代ITO的有力竞争者。金属网格柔性透明导电薄膜展示了极好的光电性能和机械灵活性。它最吸引人的地方在于可以独立改变金属网格的线宽和间距，从而在调节薄膜方阻和透光率方面表现出更好的权衡性。目前，已有大量的研究人员研制出可与ITO媲美的金属网格柔性透明导电薄膜。多数研究者通过光刻技术制作出母版，再结合化学镀或电沉积技术进行导电薄膜制作。以光刻技术为基础制备的柔性透明导电薄膜性能良好，但光刻工艺复杂而且设备昂贵。还有研究人员通过其他技术进行研究，如印刷增材...     

基于微结构的柔性压力传感器设计、制备及性能

随着科技的快速发展,电子皮肤和柔性可穿戴设备由于在人体运动、健康监测、智能机器人等领域具有重要应用而引起了人们广泛的关注。传统的基于贵金属或金属氧化物半导体的压力传感器成本高、柔韧性差,而新型的基于微结构的柔性压力传感器具有灵敏度高、应变范围宽、低成本、低功耗、响应速度快等优势,在电子皮肤和柔性可穿戴设备等方面发挥重要作用,成为当前柔性电子材料与器件主要研究热点之一。本文系统总结了近年来颇受关注的基于金字塔形、微球形、微柱形、仿生结构、褶皱等不同柔性基底微结构和多孔导电聚合物材料的柔性压力传感器在材料选择、结构设计、制备方法、传感性能等方面取得的重要进展,并对柔性压力传感器的未来发展进行了展望。      

封面图片说明

<正>导电薄膜被广泛应用于触摸屏、太阳能电池和发光二极管等器件中,并有望应用于柔性显示和可穿戴电子器件中.然而,导电薄膜使用的氧化铟锡材料存在造价高、储备少、脆性大等缺点.目前,铜纳米线薄膜以其低廉的价格、丰富的储备和优异的导电性能受到越来越多的关注.并且,有多种方法能够实现铜纳米线的互连,其中,光烧结法操作更简单、快捷,不仅能够防止氧化,而且可以进     

纤维素导电基底及其柔性电子器件的研究进展

纤维素是自然界中含量丰富且可再生、可降解的天然材料。本文综述了物理、化学、生物或相结合的技术对纤维素的影响作用及可制备的纤维素基元材料,例如纤维素纤维、纳米纤维素和纤维素分子。基于纤维素纤维,利用湿法造纸技术可以生产具有高孔隙率的纤维素纸张基底;基于纳米纤维素,利用真空抽滤或涂布等方式可制备具有低表面粗糙度及高透明度的纳米纤维素膜基底;基于纤维素分子,利用涂布或铸涂等方式可生产具有均一的表面形态及高透明度的再生纤维素膜基底。本文进一步分析了常用的导电材料(金属导电材料、聚合物导电材料及碳基导电材料等)及其与纤维素基底结合的方法(涂布、沉积、原位聚合、自组装等),进而可以制备柔韧轻质的纤维素导电基底。基于高性能的纤维素导电基底可以组装柔性电子器件,在光电转化、能量储存及电磁屏蔽等领域展现了广阔的应用前景。总之,利用天然纤维素制备柔性电子器件对于扩大纤维素的应用范围、提升纤维素的利用价值及推动柔性电子器件的进一步发展具有重要意义。      

聚吡咯/银/聚多巴胺抗菌导电蚕丝织物的制备及性能研究

为制备具有抗菌和导电性能的柔性电子器件，将多巴胺在碱性有氧条件下聚合在蚕丝织物表面，以硝酸银和吡咯为原料，通过氧化还原反应生成银和聚吡咯，得到具有高效抗菌活性和导电性的聚吡咯/银/聚多巴胺蚕丝织物。采用红外光谱、扫描电镜和X射线衍射对聚吡咯/银/聚多巴胺蚕丝织物表面形貌和结构进行分析。测试其表面热稳定性能和疏水性能。此外，通过抑菌圈的方法测试其表面抗菌性能，发现聚吡咯/银/聚多巴胺蚕丝织物可快速杀死金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。最后，利用四探针测试仪，探究了不同吡咯和硝酸银浓度对复合织物导电性能的影响。该蚕丝织物有望应用于柔性可穿戴电子器件和传感器等领域。