《J. Mater. Chem. A》：基于可自适应形变碳管导电网络的复合弹性体纤维膜各向异性应变传感器的构建

Ultra-highly stretchable and anisotropic SEBS/F127 fiber films equipped with adaptive deformable carbon nanotube layer for dual-mode strain sensing

Jiancheng Dong, Le Li, Chao Zhang, Piming Ma, Weifu Dong, Yunpeng Huang*, Tianxi Liu*

J. Mater. Chem. A, 2021, DOI: 10.1039/D1TA04563F

近年来可穿戴柔性传感器件引起了越来越多的研究和行业关注。为了满足可穿戴器件对功能性和穿戴舒适性的需求，传感器的轻便化、柔性化以及对复杂信号的快速响应都至关重要。传统的金属和半导体基应变传感材料由于机械刚性和脆性而难以满足可穿戴需求。聚合物基应变传感材料具有质轻、高柔韧、舒适性佳等优点，是一种更具发展潜力的柔性应变传感材料。然而，目前聚合物应变传感材料存在着导电材料与基体的结合力弱、导电层本身的耐形变性能差而造成的传感稳定性低和响应范围窄，以及难以检测复杂形变的瓶颈问题。

鉴于此，江南大学纳米复合与能源材料研究中心刘天西教授课题组报道了一种高性能各向异性应变传感材料的高效、低成本构筑策略。以静电纺丝制备的超亲水、超弹性、高度取向的SEBS/PEO-PPO-PEO (F127)纤维薄膜为柔性基体，利用界面诱导组装将酸化碳纳米管（CNT）紧密包覆在SEBS/F127纤维上以构筑可自适应形变的CNT导电网络，巧妙构建了一种具有特殊各向异性传感性能的高可拉伸应变传感材料。得益于CNT与SEBS/F127纤维基体之间的强界面相互作用，CNT导电层可在极大拉伸下实现与纤维基体的自适应形变，所获得的CNT/SEBS/F127复合应变传感器表现出优异的的“双模”应变传感性能，在平行于纤维取向方向具有超宽的工作范围（可检测应变高达1300% ) ，而在垂直于纤维取向方向具备超高灵敏度（最大GF值为3564），且在两个加载方向上均有着快速的应变响应/恢复能力（平行方向：51 ms/71 ms，垂直方向：100 ms/100 ms），以及出色的传感稳定性（5000次循环）。此外，该CNT/SEBS/F127各向异性应变传感器能够精准、实时地检测多种人体活动，如呼吸、发声和关节运动，在下一代可穿戴电子器件中具有巨大的应用潜力。

复合弹性体纤维膜各向异性应变传感器的构筑示意图