国内研究人员根据生物变色特性联合研发运动传感器

国内研究人员根据生物变色特性联合研发运动传感器

• 来源:网络
• 更新日期:2020-07-22

摘要：　　科学家设计了一种可拉伸的，粘性的，自修复的材料，该材料可以因运动而改变颜色，用于实时运动传感器。　　1941年，瑞士工程师乔治·德梅斯特拉（George de Mestral）观察到，牛蒡正粘

　　科学家设计了一种可拉伸的，粘性的，自修复的材料，该材料可以因运动而改变颜色，用于实时运动传感器。

　　1941年，瑞士工程师乔治·德梅斯特拉（George de Mestral）观察到，牛蒡正粘在他的裤子和狗的皮毛上，经过仔细检查，他发现了它们的细小钩子。他花了十多年的时间才完全模仿自然，并从法国的“丝绒”（天鹅绒）和“钩针”（钩）获得了" Velcro"的专利。

　　德梅斯特拉（De Mestral）的发明是受自然启发的智能解决方案，这不是一个新概念——研究人员开发了基于鸟骨头的飞机零件，果皮的阻尼材料，章鱼的吸盘，以及蝙蝠和海豚使用的声纳。

　　现在，贻贝中发现的粘性材料和变色龙的变色能力激发了王宇博士和他的同事们与中国南京大学、徐州医科大学和东南大学合作，为柔性电子制造一种可拉伸、粘附和导电的结构彩色薄膜。

　　近年来，人们对柔性电子材料的开发进行了大量的研究工作。在这里，水凝胶由于其生物相容性、柔韧性和机械性能而被认为是一种有吸引力的候选材料。在导电填料（如碳纳米管、石墨烯、纳米线和导电聚合物）的帮助下，水凝胶可以在一系列应用中具有改进的电气性能。

　　通过在运动感应中的应用来响应不同程度的运动而改变其颜色

　　为了制造可穿戴的电子设备，水凝胶还需要配备粘合剂，以提供与皮肤设备交互作用的可靠接触。但是，这些粘合水凝胶技术由于其脆弱和易碎的性质而尚未成熟。它们缺乏稳定性，在实际使用中，磨损会导致广泛的机械损坏，从而限制其使用寿命。

　　受自然界的启发，科学家们使用了从贻贝中提取的粘附蛋白来为材料应用涂覆不同的材料。更具体地说，聚合的多巴胺，也称为聚多巴胺已在该领域中有用。

　　在当前的研究中，Wang及其同事使用了一种特殊的碳纳米管聚多巴胺填充剂，以创建一种稳定而功能强大的水凝胶，并具有出色的附着力和自修复能力。

　　为了进一步开发这种功能性水凝胶的功能，研究人员应用了一种结构着色技术，该技术也源自自然界。结构性着色使孔雀的羽毛闪烁，并有助于伪装变色龙。代替颜料，而是使用会干扰可见光的微观结构表面来创建颜色。

　　在材料科学中，此现象被模仿以创建许多响应性结构彩色材料，这些材料在各种类型传感器的开发中具有广泛的应用。Wang和他的合作者能够将他们的新型碳纳米管聚多巴胺填料与弹性聚氨酯聚合物结合在一起，从而获得一种混合结构的彩色膜，该膜具有柔性电子器件所需的特性，可拉伸，粘合，导电并具有改变颜色的能力由于运动方式不同。

　　由于具有带纹理的颜色，所得胶片具有变色功能，可以用作实时颜色和电信号监控的运动传感器。这些特性使新的基于生物启发的基于水凝胶的电子产品成为该技术领域中极有价值的进步。

　　参考：Y. Wang等人，“ 视觉柔性电子产品的生物启发可拉伸，粘合和导电结构彩色膜” 。先进功能材料（2020年）。DOI:10.1002 / adfm.202000151