0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

通过调控印章材料刚度方法解决柔性电子材料和器件转移问题

牵手一起梦 来源:高分子科学前沿 作者:佚名 2020-04-23 14:56 次阅读

近日,南方科技大学郭传飞课题组通过调控印章材料刚度的方法成功地解决了该问题——转移时,使印章保持很高的刚度,减少转移过程中电子器件中承受的应变;转移完之后,再把印章材料软化,直接作为可拉伸衬底。他们采用了一种刚度可变、钙离子掺杂的丝素蛋白材料作为印章。丝素蛋白是蚕茧去除丝胶后留下的天然蛋白,它在不同相对湿度下有着非常大的可变刚度范围,杨氏模量可从134 KPa变化至1.84 GPa,对应的相对湿度分别为84%和33%。具体的策略是:在低湿度条件下(RH在33%-49%范围,印章材料的弹性模量保持在100 MPa至1.84 GPa)进行柔性电子材料的转移;剥离后再把丝素蛋白置于高湿度的环境中,使它发生软化,其弹性模量降为0.1 MPa至2 MPa,和皮肤相当,可直接用作表皮电极(图2)。得益于丝蛋白表皮电极与皮肤良好的力学匹配,它可以与皮肤的纹理完美融合,除了具有良好的可拉伸性能之外,它比常用的Ag-AgCl商用凝胶电极有更低的界面阻抗和更高信噪比的肌电信号(EMG)。此外,该表皮电极在人体皮肤上贴附10天后没有产生明显的不良反应。通常,将柔性电子材料和器件转移到人体皮肤或其它非平面粗糙表面是非常困难的,而本工作却提供了一种简单易行的新思路和新方法。

通过调控印章材料刚度方法解决柔性电子材料和器件转移问题

图1. 丝蛋白表皮电极与皮肤粘附效果展示

近年来,柔性电子材料的发展非常迅速,可用于表皮电子和可植入电子器件、可穿戴设备、新型能源系统、软体机器人等领域。然而,柔性电子材料的转移制约着柔性电子技术的发展。常见的转移方法需要使用一个印章(stamp)将已制备的柔性电子材料或器件从衬底转移到印章上,然后再转移到另外一个衬底上,或直接把软印章材料作为衬底。可拉伸电子器件通常需要采用软衬底。使用软印章(常见的材料为PDMS和Ecoflex等硅橡胶弹性体等)转移时,由于印章材料很软,因此在它与衬底剥离的界面上会产生很大的应变,有可能会超过柔性电子材料的拉伸极限,进而导致该柔性电子材料的结构被破坏而失去其功能(图1)。使用硬印章转移的方法则可有效地避免该问题,但是硬基底并不能用于可拉伸电子技术。如何解决这一矛盾是柔性电子材料和器件转移的一个关键问题。

图2. 柔性电子材料转移时其承受的最大应变和印章材料刚度之间的关系

该工作近日在线发表在Advanced Functional Materials期刊上(Adv. Funct. Mater. 2020, 2001518)。郭传飞副教授为论文唯一通讯作者,南方科技大学为第一单位和通讯单位。论文第一作者为课题组研究助理黄俊,他也是课题组毕业的2019届硕士生,课题组博士后王柳对该工作的力学计算方面做出重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金、广东省珠江人才计划创新创业团队、深圳市基础研究学科布局等项目的支持。

责任编辑:gt

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 新能源
    +关注

    关注

    26

    文章

    5352

    浏览量

    107304
  • 机器人
    +关注

    关注

    210

    文章

    28241

    浏览量

    206665
  • 可穿戴设备
    +关注

    关注

    55

    文章

    3808

    浏览量

    166869
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    柔性传感器的常用材料有哪些?

    的首选材料之一;而聚酯则因其成本低廉、加工性能好,广泛应用于消费类电子产品中。导电材料柔性传感器的导电材料主要包括石墨烯、导电纤维、半导体纳
    的头像 发表于 11-20 15:13 144次阅读

    电子产品结构与导热材料解决方案

    电子元件的高密度集成,产生的热量也越来越多。如果热量不能及时散发出去,就会导致电子元件失效、材料热老化等严重问题,从而影响整个电子产品的性能和寿命。为了应对这一挑战,傲琪
    发表于 11-11 16:25

    如何选择适合的pcb板材料

    电子制造领域,印刷电路板(PCB)是连接电子元件和实现电路功能的关键组件。 1. 材料类型 PCB板材料主要分为两大类:刚性板和柔性板。
    的头像 发表于 11-04 13:46 147次阅读

    焊接方法材料的影响

    焊接技术在现代工业中扮演着至关重要的角色,广泛应用于建筑、汽车、航空航天和造船等行业。 1. 电弧焊(Arc Welding) 电弧焊是一种广泛应用的焊接方法通过电弧产生的高温来熔化金属。这种焊接
    的头像 发表于 11-01 09:39 185次阅读

    如何精确表征柔性电子的电学性能?

    连续机械变形下仍然保持较高的电学特性,整合了光、电、感测等功能。柔性薄膜材料电性能表征柔性电子作为一个新兴快速发展的行业,开发高性能、高稳定性的柔性
    的头像 发表于 06-06 10:22 1182次阅读
    如何精确表征<b class='flag-5'>柔性</b><b class='flag-5'>电子</b>的电学性能?

    安泰ATA-7015高压放大器在材料极化中的应用研究

    材料极化是材料科学中一个重要的研究领域,它涉及到材料内部电荷和极化性质的调控和分析。高压放大器在材料极化研究中起着至关重要的作用,
    的头像 发表于 05-15 11:32 391次阅读
    安泰ATA-7015高压放大器在<b class='flag-5'>材料</b>极化中的应用研究

    接近感应中带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造呢?

    我使用的是CY8CKIT-040和CY8CKIT-024来实现接近感应,但是因为024是硬性PCB板,现在想要使传感器(包括屏蔽电极)变为柔性材料,以便能够运用到更多场合。请问这种想法可行吗?除了使用FPC这种柔性电路板之外,还
    发表于 02-18 08:29

    复合材料有哪些种类 复合材料有什么优点

    复合材料是由两种或更多种不同的原材料组成的材料通过化学加工或物理力学方法使其相互结合。根据组分的不同,复合
    的头像 发表于 02-02 14:43 1886次阅读

    柔性传感器的特点、常用材料与分类

    柔性材料是与刚性材料相对应的概念,一般,柔性材料具有柔软 、低模量 、易变形等属性 。常见的柔性
    发表于 01-26 09:48 1214次阅读

    磁性元器件是什么材料 磁性元器件用途有哪些

    磁性元件是一种以磁性材料为基础制造的电子器件通过其特殊的磁性特性,可在电子电路中起到传感、存储、变换等作用。磁性元件的
    的头像 发表于 01-23 16:54 3099次阅读

    电子元件与材料影响因子的关系

    电子元件的设计和制造。不同的电子元件对材料的要求有所不同,而材料的特性和性能决定了元件的工作能力和可靠性。例如,半导体器件常需要具备特定的
    的头像 发表于 01-23 14:25 1011次阅读

    基于磁性导电复合材料实现多模态、可重构的柔性电子器件开发

    柔性电子器件能够连续监测多种生物物理信号(例如心率、血压、体温)和生化信号(例如体液中的离子和代谢物)。
    的头像 发表于 01-22 13:54 597次阅读
    基于磁性导电复合<b class='flag-5'>材料</b>实现多模态、可重构的<b class='flag-5'>柔性</b><b class='flag-5'>电子器件</b>开发

    基于磁性导电复合材料的多模态、可重构柔性电子器件介绍

    柔性电子器件能够连续监测多种生物物理信号(例如心率、血压、体温)和生化信号(例如体液中的离子和代谢物)。
    的头像 发表于 01-02 09:32 869次阅读
    基于磁性导电复合<b class='flag-5'>材料</b>的多模态、可重构<b class='flag-5'>柔性</b><b class='flag-5'>电子器件</b>介绍

    柔性材料激光切割—以“刚”克“柔”

    柔性材料,是个相对比较广的范畴。花纹精美、纹理繁复的纺织品,耐磨耐耗、柔韧坚固的橡胶,塑形方便、用途广泛的塑料,都属于广义的柔性材料
    的头像 发表于 12-19 09:32 553次阅读