Artificially innervated self-healing foams as synthetic piezo-impedance sensor skins

材料科学 自愈 压阻效应 电极 复合材料 电阻抗 纳米技术 导电体 机械阻抗 仿生学 病理 物理化学 工程类 化学 电气工程 医学 替代医学
作者
Hongchen Guo,Yu Jun Tan,Ge Chen,Zifeng Wang,Glenys Jocelin Susanto,Hian Hian See,Zijie Yang,Zi Wei Lim,Le Yang,Benjamin C. K. Tee
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1) 被引量:178
标识
DOI:10.1038/s41467-020-19531-0
摘要

Abstract Human skin is a self-healing mechanosensory system that detects various mechanical contact forces efficiently through three-dimensional innervations. Here, we propose a biomimetic artificially innervated foam by embedding three-dimensional electrodes within a new low-modulus self-healing foam material. The foam material is synthesized from a one-step self-foaming process. By tuning the concentration of conductive metal particles in the foam at near-percolation, we demonstrate that it can operate as a piezo-impedance sensor in both piezoresistive and piezocapacitive sensing modes without the need for an encapsulation layer. The sensor is sensitive to an object’s contact force directions as well as to human proximity. Moreover, the foam material self-heals autonomously with immediate function restoration despite mechanical damage. It further recovers from mechanical bifurcations with gentle heating (70 °C). We anticipate that this material will be useful as damage robust human-machine interfaces.
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