柔性机电传感器经常遭受由滑动、碰撞和坠落物体等引起的意外冲击载荷。如果没有足够的保护,这些不希望的影响将导致严重的机械不稳定,甚至损坏柔性传感器,导致测量范围受限和传感不精确。因此,提高柔性传感器在冲击下的机械稳定性和能量吸收能力具有重要意义,但仍然是一个新的挑战。
鉴于此,湖北工业大学李靖、清华大学柳占立等人提出了一种多设计策略,为冲击密集型传感应用中的柔性传感器构建互穿相醋酸纤维素复合材料(IPC2)架构。
外部结构模仿了饮料吸管的波纹管形态,在程序化的加载方向上变形以提高机械稳定性,而内部导电芯具有共连续的互穿相结构,可以有效地吸收冲击能量。系统的数值分析和实验测试表明,IPC2结构具有优异的结构稳定性、循环性能和特殊的比能量吸收(SEA=2.66±1.2 kJ kg−1)、低密度(ρ=720±10 kg m−3)、机电性能(GF≈39.6)的独特组合。值得注意的是,在形状和电信号方面的恢复行为显示出良好的可重复性和可靠性。本研究提供了一种新的复合框架,以开发具有保护功能和商业价值的柔性传感器的潜力。
参考文献:
S. Guo, J. Qi, Y. Wang, Z. Liu, J. Li, A Flexible Impact Sensor of Interpenetrating-Phase Composite Architecture with High Mechanical Stability and Energy-Absorbing Capability. Adv. Funct. Mater. 2025, 2419882.
https://doi.org/10.1002/adfm.202419882