柔性機電傳感器經常遭受由滑動、碰撞和墜落物體等引起的意外沖擊載荷。如果沒有足夠的保護,這些不希望的影響將導致嚴重的機械不穩定,甚至損壞柔性傳感器,導致測量范圍受限和傳感不精確。因此,提高柔性傳感器在沖擊下的機械穩定性和能量吸收能力具有重要意義,但仍然是一個新的挑戰。
鑒于此,湖北工業大學李靖、清華大學柳占立等人提出了一種多設計策略,為沖擊密集型傳感應用中的柔性傳感器構建互穿相醋酸纖維素復合材料(IPC2)架構。
外部結構模仿了飲料吸管的波紋管形態,在程序化的加載方向上變形以提高機械穩定性,而內部導電芯具有共連續的互穿相結構,可以有效地吸收沖擊能量。系統的數值分析和實驗測試表明,IPC2結構具有優異的結構穩定性、循環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)、機電性能(GF≈39.6)的獨特組合。值得注意的是,在形狀和電信號方面的恢復行為顯示出良好的可重復性和可靠性。本研究提供了一種新的復合框架,以開發具有保護功能和商業價值的柔性傳感器的潛力。
參考文獻:
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