Biomimetic nanofiber-iongel composites for flexible pressure sensors with broad range and ultra-high sensitivity

材料科学 纳米纤维 压力传感器 电子皮肤 复合数 复合材料 纳米技术 灵敏度(控制系统) 纺纱 电容 模数 光电子学 电极 机械工程 电子工程 工程类 化学 物理化学
作者
Xin Gou,Jun Yang,Pei Li,Min Su,Zhihao Zhou,Changrong Liao,Chao Zhang,Chenhui Dong,Chunbao Li
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:120: 109140-109140 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.109140
摘要

To achieve high-performance flexible pressure sensors, it is imperative to develop biomimetic devices that mimic the functional structure and sensing mechanism of human skin. Nevertheless, the creation of skin-like sensors with both ultra-high sensitivity and broad response range poses a formidable challenge. Drawing inspiration from the tactile sensing mechanisms and hierarchical structure of human skin, we engineered a nanofiber-iongel (NFIG) composite with internally graded stiffness characteristics and surface semi-embedded microstructures through the application of electrostatic spinning and droplet injection methods. The gel mimics the layered nanofiber structure of human skin, along with its ion-sensing mechanism, and comprises an ion gel infused with highly elastic PVDF-HFP nanofibers. This study explores the impact of Young's modulus and external pressure on unit capacitance, and it establishes a fiber-gel composite model to assess how the fibers influence sensor performance, encompassing ion fluxes, displacements, and alterations in electric potential. These findings reveal that the utilization of high-modulus materials enhances ion mobility, decreases the double electrical layer thickness, and augments pressure resistance. Based on these discoveries, we engineered the NFIG sensor, which exhibits ultra-high sensitivity (>10,000 kPa−1), a wide pressure range (∼1000 kPa), and exceptional stability (over 5000 cycles). Furthermore, this sensor is versatile, finding utility in a range of human monitoring contexts, array configurations, and even skateboard monitoring, thereby substantiating its promise in the fields of human-computer interaction and sports health.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
永不言弃完成签到 ,获得积分0
刚刚
刘一完成签到 ,获得积分10
6秒前
小二郎应助神马采纳,获得10
13秒前
卓垚完成签到,获得积分10
13秒前
小凤完成签到 ,获得积分10
13秒前
16秒前
在九月完成签到 ,获得积分10
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
21秒前
天天快乐应助oylonq采纳,获得10
23秒前
无情颖完成签到 ,获得积分10
23秒前
lzp完成签到 ,获得积分10
31秒前
甜蜜的荟完成签到,获得积分10
37秒前
hanxuepenyun完成签到,获得积分10
39秒前
hhh2018687完成签到,获得积分10
39秒前
andre20完成签到 ,获得积分10
40秒前
shouz完成签到,获得积分10
43秒前
44秒前
Wellington完成签到 ,获得积分10
47秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
50秒前
le123zxc完成签到,获得积分10
50秒前
柠檬树完成签到,获得积分20
52秒前
默默的完成签到 ,获得积分10
52秒前
雨前知了完成签到,获得积分10
1分钟前
ding7862完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
研友_VZG7GZ应助保护野菠萝采纳,获得50
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
马越发布了新的文献求助10
1分钟前
sci完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xxxhhh完成签到,获得积分10
1分钟前
迅速雅阳完成签到,获得积分10
1分钟前
杨嘉禧完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
迅速雅阳发布了新的文献求助100
1分钟前
1分钟前
科研通AI2S应助神秘采纳,获得10
1分钟前
apt完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Quaternary Science Reference Third edition 6000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 3000
Electron Energy Loss Spectroscopy 1500
Tip-in balloon grenadoplasty for uncrossable chronic total occlusions 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5789405
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5719281
关于积分的说明 15474586
捐赠科研通 4917240
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2646854
邀请新用户注册赠送积分活动 1594496
关于科研通互助平台的介绍 1549019