可穿戴

Electronic skin (e‐skin), an important part toward the realization of artificial intelligence, has been developing through comprehending, mimicking, and eventually outperforming skin in some aspects. Most of the e‐skin substrates are flexible polymers, such as polydimethylsiloxane (PDMS). Although PDMS was found to be biocompatible, it is not suitable for long‐time wearing due to its air impermeability.

便携式电子产品的需求日益增加，要求现代电源具有灵活性、可穿戴性、耐用性和防水性。本工作报道了一种由MXene /聚二甲基硅氧烷薄膜组成的柔性单电极摩擦电纳米发电机。系统研究了( MXene )含量( wt % )和压缩力对所制备器件输出性能的影响。通过周期性手工锤击2   ×  4   cm2智能纺织品基复合材料，在100   M Ω的负载电阻下获得了峰值开路电压225   V、短路电流密度30   μ A   cm - 2和最大功率密度10   mW   cm - 2。高输出直接给串联的80个绿色发光二极管供电，不需要外加任何电源。除了作为摩擦电纳米发电机的应用外，纺织基复合材料还作为人体运动传感器，检测人体的各种运动，如手指敲击、手拍、手锤等。这种轻质的智能纺织品为多功能电源提供了潜在的机会，因此在自供电的可穿戴电子领域有很好的应用前景。

可伸缩电致变色器件( SECDs )在可穿戴设备中得到了广泛的关注。但器件结构(电致变色层、导电层和衬底)的分层和导电层(银纳米线( AgNWs ) )化学稳定性差是保证柔性电致变色器件实际应用需要解决的关键问题。在此，我们设计了一种柔性可伸展的WO3 @ AgNW-PrePDMS ( Precure Polymethyl Silicon )电极，通过集成化和嵌入式设计，构建了高性能电致变色器件。电极中电致变色层和导电层的集成是通过WO3 @ AgNW核壳结构制备的。并将核壳结构嵌入柔性基底PDMS中形成WO3 @ AgNW-PrePDMS电极。这种电极结构可以防止拉伸电极在弯曲试验中的分层。此外，WO3作为壳层结构保护了导电材料AgNW，防止其氧化，提高了导电基体的稳定性。WO3 @ AgNW-PrePDMS电极表现出优异的电化学稳定性和优异的双功能(柔性导电膜和电致变色电极)：作为柔性透明导电膜的高电导率( 12  Ω / sq )和作为电致变色电极的宽光调制范围( 550   nm处ΔT   =   72 % )。可拉伸WO3 @ AgNW-PrePDMS电极经2万次弯曲循环和拉伸至70 %后，仍能保持稳定的电导率( ΔR / R≈8.3 %和14 % )和电致变色性能( 90 %和92 %的保留率)，显示出优良的机械柔性。

快速高效制造的高灵敏度柔性电容压力传感器( FCPS )具有友好的人机交互功能。本文采用两步模板法从荷叶表面制备仿生微塔聚二甲基硅氧烷( PDMS )，研制了一种高灵敏度FCPS。该电容传感器由PDMS介质层和夹在中间的Cu纳米线电极组成，灵敏度高达~ 1.207   kPa - 1，检出限小于0.02   kPa，响应时间快达61.6   ms。特别地，当弯曲半径为5   mm时，传感性能基本保持不变。此外，FCPS能够经受4000次重复测试，保持性能稳定，在加载和卸载过程中灵敏度几乎相同，具有较高的鲁棒性。这些结果表明，FCPSs在电子可穿戴、人体健康监测和表面不平整应用方面具有潜在的应用前景。