中科院福建物构所吴立新研究员、翁子骧高级工程师AFM：3D打印高性能柔性应变传感器

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利用无限制的几何设计优势，可以使用具有高导电性聚合物复合材料的3D打印牺牲铸模来制备具有设计结构的传感器。然而，在温和的条件下处理模具并保持精细结构仍然是一个挑战。

基于此，中国科学院福建物质结构研究所吴立新研究员和翁子骧高级工程师课题组在国际期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Tailored and Highly Stretchable Sensor Prepared  by Crosslinking an Enhanced 3D Printed UV-Curable Sacrificial Mold”的研究论文，通过3D打印技术成功制造出一种高性能柔性应变传感器。

本文中，合成了一种双功能单体可水解的受阻脲丙烯酸酯，以形成一种交联的聚合物网络，从而防止了印刷部件在未固化树脂中溶解。3D打印的支架可以在热水中水解，这为牺牲模具提供了潜在的选择。另外，通过将聚氨酯/碳纳米管复合材料浇铸到牺牲模具中来制造多孔柔性应变传感器（PFSS），并显示出高拉伸性（≈510％）和出色的可恢复性。同时，表征了PFSS的压力灵敏度（0.111 kPa^-1）和循环稳定性。电阻响应信号在60％的大应变下经过100次压缩加载循环后几乎保持不变。受益于3D打印的设计自由度，展示了具有复杂且自定义结构的PFSS在人体运动监测中的实际应用。这些结果证明，牺牲成型工艺对于制造特定的可拉伸可穿戴器件具有巨大的潜力。

a）DLP印刷工艺和光固化树脂化学结构的示意图；

b）使用ACMO打印卡通狗（左）和使用ACMO-HUA（右）的比较；

c）ACMO和ACMO-HUA的光固化行为的光流变分析；

d）光固化树脂的固化深度；

e）3D打印的国际象棋车、国际象棋、陀螺仪和八角形桁架。

a）基于受阻脲键的3D打印部件的水解过程示意图；

b）在60℃下将印刷的八角形桁架水解7小时；

c）在90℃下将印刷的八角形桁架水解4 h。

a）通过间接3D打印说明PFSS的准备工作；

b-e）各种体系结构的间接3D打印准备：b）陀螺；c）手指套；d）多孔晶格；e）章鱼。

多孔传感器作为运动监测的可穿戴设备的演示。

a）将PFSS集成到鞋中以进行身体运动监测；

b）当人类行走10分钟时，PFSS的抵抗力响应；

c）当人类奔跑5分钟时，PFSS的抵抗力响应；

d）手指以不同角度弯曲时，指套的电阻响应。

原文链接
https://doi.org/10.1002/adfm.202008729

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