基于小分子受体(SMA)的全PSC。 [1–8] 近年来,随着新型高效PD和聚合小分子受体(PSMA)的快速发展,全PSC的能量转换效率(PCE)已升至16%。 [9–14] 然而,目前报道的PCE超过13%的全PSC仅有少数,仍然远低于最先进的基于SMA的全PSC。更重要的是,它们的机械性能还远远达不到可穿戴设备的要求(即要求裂纹起始应变(COS)至少为20–30%)。阻碍基于PSMA的全PSC性能的主要障碍是强烈相分离的共混物形貌,这是由于高分子量PD和PSMA的分离导致的,从而导致电荷产生和传输无法优化。 [15,16] 这些非最优形态通常包括共混膜中的许多缺陷位点(即尖锐的畴-畴界面和大的聚合物聚集体),限制了低 COS 下的机械强度和拉伸性。[17–19] 此外,聚合物共混物的相分离受 PD 和 PA 的聚集和结晶行为的影响。特别是,含有高度结晶、刚性 SMA 单元的 PSMA 通常具有非常强的结晶和聚集特性,导致强烈的相分离
导电水凝胶因其出色的可拉伸性和传感能力而成为柔性电子产品和软机器人的多功能材料。然而,由于长期难以再现天然软组织中观察到的优异机械性能和多功能性,大多数水凝胶仍难以满足实际应用的苛刻要求。例如,哺乳动物的皮肤由于胶原纤维和原纤维的复杂层次结构而表现出优异的抗撕裂性和柔韧性。同样,肌腱的层次结构赋予它们高强度和柔韧性,使它们能够承受机械应力并执行收缩和松弛。受生物软组织卓越特性的启发,我们开发了各种多尺度制造策略来生产具有层次结构的坚固而坚韧的导电有机水凝胶。这涉及冷冻铸造溶液替代策略、自组装和拉伸训练的简便结合策略以及自组装诱导桥交联策略。材料强度由原来的6.5MPa、20.78MPa、54.8MPa提升至原来的54.8MPa,韧性由原来的58.9MJ/m3、153.97MJ/m3提升至260MJ/m3,体现出不同尺度的多重强化增韧机制,已在足球训练运动行为监测、非接触式语音检测、控制假肢抓取物体等方面展现出潜在应用前景。
摘要 柔性电子研究人员一直在研究柔性可拉伸电极对应变的响应。当前柔性可拉伸电极中应变响应的调节主要依赖于改变材料体系、界面粘附或电极结构。然而,修改材料体系或界面粘附会对可拉伸电极的制备过程产生负面影响,使商业化成为一项重大挑战。此外,材料体系在高温等极端环境下可能不适用。因此,系统的结构设计方法对于有效调节可拉伸电极的响应至关重要。一个潜在的解决方案是从微观到宏观尺度的纤维结构设计。本文重点讨论如何通过不同状态下的纤维来调节可拉伸电极的响应。讨论包括弹性薄膜上的纤维、微观层面上直接构成纤维膜的纤维以及精细层面上构成超材料的纤维。这种调制可以通过改变纤维的方向、纤维本身的几何结构以及纤维之间形成的几何结构来实现。此外,本文还分析了可拉伸电极在高温等极端环境下的现状。它还回顾了可在高温环境下拉伸的陶瓷纤维膜的发展。作者进一步讨论了如何通过使用超材料对陶瓷纤维膜进行结构化来提高陶瓷纤维膜的拉伸性。最终目标是实现可在高温等极端环境下使用的可拉伸电极。
摘要:水凝胶是植入生物活性神经界面开发的理想材料,因为神经组织模仿了物理和生物学特性,可以增强神经接口的兼容性。然而,由于不可靠的界面键合,水凝胶和刚性/脱水的电子微结构的整合是具有挑战性的,而水凝胶与微机械制造过程所需的大多数条件不兼容。在此,我们提出了一种新的酶介导的转移打印过程来设计粘合剂生物水凝胶神经界面。通过含有各种导电纳米颗粒(NPS)的明胶甲基丙烯酰基(GELMA)的照片连接来制造供体底物,包括AG纳米线(NWS),PT NWS和PEDOT:PSS:形成可拉伸的导电性的BioelectRode,以形成一种称为np-np-doped geLma的可拉伸性bioelectRode。另一方面,由微生物转谷氨酰胺酶组成的接收器底物构成了与掺入的明胶(MTG-GLN)同时进行的时间控制的凝胶化和共价键增强的粘附,以实现预制的NP型NP型NP型Gelma特征的一步转移印刷。集成的水凝胶微电极阵列(MEA)具有粘合剂,并且在机械/结构上符合稳定的电导率。这些设备在水分上在结构上是稳定的,以支持神经元细胞的生长。尽管引入了AGNW和PEDOT:水凝胶中的PSS NP需要进一步研究以避免细胞毒性,但PTNW掺杂的Gelma表现出可比的活细胞密度。这种基于GLN的MEA有望是下一代生物活性神经界面。
融合沉积建模(FDM)3D打印被广泛用于生产具有功能目的的热塑性组件。然而,纯热塑性材料的固有机械局限性在某些应用中使用时需要增强其机械特性。解决这一挑战的一种策略涉及在热塑性矩阵中纳入加固材料,例如碳纤维(CF)。这种方法导致创建适合工程应用的碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)。在3D打印融合中使用CFRP的添加剂制造的好处,包括定制,成本效益,减少浪费,迅速的原型制作和加速生产,并具有明显的碳纤维强度。这项研究涵盖了不同材料组成的拉伸和压缩测试:可回收的聚乳酸(RPLA),PLA富含10 wt。%碳纤维,原始聚乙二醇乙二醇乙二醇(PETG)和PETG增强,并具有10 wt.%碳碳纤维。拉伸测试符合矩形形状标本的ASTM D3039标准,而ASTM D695标准则控制压缩测试程序。此外,还对不同材料的拉伸和抗压强度的主要3D打印构建方向参数的影响进行了调查。结果表明,RPLA在拉伸和压缩测试中均表现出优异的机械性能,而不论频率或外边构建方向如何。在拉伸强度分析的背景下,值得注意的是,RPLA表现出卓越的性能,超过了CFPLA的30%渗透方向,并且在外向方向上表现出显着的39.2%的优势。此外,与其PETG对应物相比,用碳纤维增强的PLA具有优越的拉伸性和压缩特性。CFPLA和CF-PETG之间的比较分析表明,CF-PLA表现出较高的拉伸强度,平板分别增加了26.6%和27.6%。在抗压强度分析的背景下,RPLA分别超过了CFPLA,PETG和CF-PETG,分别以23.7%%下度和67%的速度超过了CFPLA,PETG和CF-PETG。有趣的是,发现与纯PETG相比,掺入10 wt。%碳纤维会减少拉伸和压缩特性。
纤维因其优异的拉伸性、透气性和高孔隙率而在诸多领域具有广泛的应用前景。人们已经开发出许多方法来使用各种材料来生产合成纤维,其中,静电纺丝是一种广泛使用且有效的生产微纳米级纤维(纤维直径范围从 2 纳米到几微米)的方法[5]。除静电纺丝外,大多数其他传统的纤维生产方法,如湿纺和干纺、拖曳纺丝、凝胶纺丝和三维 (3D) 打印,都仅依靠机械拉伸或剪切应力来拉伸和变细纤维射流;因此,它们通常很难在不导致纤维断裂的情况下生产出纤维直径小于 10 毫米的超薄纤维[6]。静电纺丝利用强静电力将聚合物溶液或熔体拉伸成细射流,最终形成微/纳米纤维沉积。这种现象最早在一个多世纪前被发现和描述 [ 7 ],但直到 20 世纪初,“静电纺丝”一词才正式提出 [ 8 ]。从那时起,关于这种用途广泛且简单的纤维生产技术的研究一直在显着增长 [ 9 ]。随着材料科学和纳米技术的最新发展,新材料已与静电纺丝技术相结合,例如导电材料、能量产生材料以及生物相容性和生物活性材料。利用这些新材料功能化的电纺微/纳米纤维不仅保留了超薄纤维的物理优点,例如高长宽比、柔韧性、方向性和高孔隙率,而且还开辟了新颖的纤维和纺织设备配置和应用。例如,压电聚合物的使用使一系列本质上灵活和透明的能量收集器和自供电传感器成为可能[10,11]。用聚合物和金属或陶瓷制成的复合材料纤维在新型传感和光电设备中显示出良好的应用潜力[12,13]。同时,这些新兴应用要求对电纺纤维的形貌和图案进行更精确、更方便和定制化的控制。因此,人们努力改进和调整静电纺丝装置和工作条件,并将纤维纺丝与其他先进加工技术(如 3D 打印和微流体)相结合。本章旨在全面描述静电纺丝的最新创新和技术进步。为了让不熟悉静电纺丝的读者有效地阅读本章,我们在开头简要介绍了静电纺丝的物理原理和基本装置设计,然后讨论了
产品类别 产品系列 描述 示例应用 沉积工艺 IME DM-SIP-100X 银导电模内电子屏幕 DM-CAP-1060S 碳导电模内电子屏幕 DM-INS-1500 交叉电介质模内电子屏幕 可拉伸 DM-SIP-2000 银导电 可穿戴设备、医疗、汽车屏幕 DM-SCP-2000 银/碳导电 可穿戴设备、医疗、汽车屏幕 DM-CAP-2100 碳导电 可穿戴设备、医疗、汽车屏幕 DM-INS-2500 绝缘体 可穿戴设备、医疗、汽车屏幕 银 DM-SIP-3000 低温微薄片 显示器、薄膜光伏、智能玻璃、加热器、汽车、航空航天屏幕和微米粉银浆 DM-SIP-3100 高粘度纳米银浆 薄膜光伏、加热器屏幕 DM-SIJ-3200 纳米银喷墨 OPV、显示器、传感器喷墨 DM-SIJ-3300 纳米银 气溶胶打印 半导体、医疗 气溶胶喷射 氯化银 DM-SIP-3400 银和氯化银浆料 生物传感器 屏幕/注射器 碳 DM-CAP-4100 高耐久性热固性碳浆 汽车 屏幕 DM-CAP-4300 低温热固性碳浆 传感器 屏幕 DM-CAP-4400 疏水性碳浆 生物传感器 屏幕 DM-CAP-4500 柔性碳浆 医疗、纸张 屏幕 DM-CAP-4700 钙钛矿碳浆 钙钛矿太阳能电池 屏幕/注射器 铜 DM-CUI-500X 光烧结纳米铜墨水 PV、半导体 喷墨 DM-CUI-501X 光烧结纳米铜墨水 PV、半导体 气溶胶喷射 DM-CUI-505X 微米/纳米铜混合浆料 汽车、半导体、 PV 屏幕 DM-CUP-5080 和纳米铜浆料系统 汽车、半导体、PCB、PV 屏幕 DM-CUP-5100 涂层 DM-OCI-6000 喷墨印刷涂层 传感器、显示器涂层 DM-OC-6020S 热固性涂层 汽车涂层 DM-OC-6031S 透明低温固化 显示器、触摸传感器涂层 绝缘体 DM-INI-7003 高环氧含量 PV、显示器 喷墨 DM-IN-7011S 紫外线固化热固性材料 工业 屏幕 DM-IN-7021S 热固化热固性材料 加热器 屏幕 透明 DM-SNW-8012S 透明导电 显示器、触摸传感器、加热器 屏幕 导电石墨烯 DM-GRA-9000 单层和多层石墨烯 传感器、加热器 喷墨 DM-GRA-9100 碳/石墨烯混合物加热器、传感器、汽车 屏幕 导电 DM-AS-10000 环氧热固性导电胶 混合印刷电子 注射器/屏幕/模板 胶粘剂 DM-SAS-10000 高拉伸性、柔韧性 可穿戴设备、模内电子 注射器/屏幕/模板导电胶 DM-SSA-10300S 银烧结芯片粘接 半导体组装 注射器/屏幕/模板 非导电 DM-ADH-11001 非导电胶 传感器、混合印刷电子 注射器/屏幕/模板 胶粘剂 压阻 DM-PIR-12000 压阻传感器 屏幕 高温 DM-SIP-14000 金属陶瓷糊料 加热器、电阻器、电位器 屏幕 烧结 DM-INS-14100 介电体和釉面 加热器、电阻器 屏幕 热界面 DM-TIM-15000 凝胶/油灰 半导体、PCB 组装、注射器 材料 汽车、电池 DM-TIM-15200 相变材料 半导体、PCB 组装、注射器/屏幕/模板 汽车、电池 DM-TIM-15300 热固性环氧树脂 半导体、PCB 组装、注射器/屏幕/模板 汽车、电池 DM-TIM-15400 油脂 半导体、PCB 组装、注射器/屏幕/模板 汽车、电池 封装剂/ DM-UFL-16000 SMT 组件底部填充/封装剂 混合印刷电子 屏幕 底部填充剂 DM-ENC-16200 可拉伸 UV 固化热固性材料 可穿戴设备 屏幕 密封剂 DM-HMS-17000 UV 固化、激光和高温 PV、半导体 屏幕/注射器烧制密封剂