富勒烯降低内摩擦——高性能0D-1D-2D三元纳米复合材料应变传感器 https://t.cn/RuXd3ZC
近年来，科研人员在可穿戴电子器件的研究中取得了很大的进展。其中，在拉伸时将机械变形信号转换为电阻变化输出的电阻型应变传感器在人体运动检测，人体健康监测，柔性机器人等新兴应用领域中具有重大的应用前景。在实际应用中，应变传感器需要满足一系列的综合传感性能，包括高灵敏度，大拉伸形变，良好的线性度，长期耐用性，优良的重复性，低滞后性，以及制备工艺简单等。
成果简介
近日，南开大学材料学院的梁嘉杰教授（通讯作者）团队报道了利用零维的富勒烯降低材料内部摩擦以构造高性能0D-1D-2D三元纳米复合材料应变传感器的研究工作。该研究发表于Advanced Functional Materials，题为“Lowering Internal Friction of 0D–1D–2D Ternary Nanocomposite-Based Strain Sensor by Fullerene to Boost the Sensing Perance”。该报道通过一步式丝网印刷工艺，构建了一种新型的基于0D-1D-2D三元纳米复合材料的应变传感器。该传感器在宽应变范围下具有高灵敏度，低滞后性，良好的线性和重复性，其在62%应变下应变因子GF可以达到2392.9。这些优异的感应器器件性能主要是通过0D,1D,2D三元纳米功能材料组分间的协同效应引起的。其中，一维银纳米线提供高导电性以降低器件电阻，二维氧化石墨烯提供脆性以及可滑移的层状结构，而零维的富勒烯则提供润滑性。富勒烯降低了氧化石墨烯的层间摩擦，在不损害纳米复合材料膜的脆性的前提下促进了相邻层间的滑动。当受到拉伸时，富勒烯诱发的层状滑移可以承受部分应力以提高复合薄膜材料的应变，同时复合薄膜的脆性使其产生裂纹以确保传感器在工作应变范围内能产生大的电阻变化。该工作同时还讨论了传感器尺寸对传感性能的影响，并成功将该高综合性能优异的三元纳米复合材料应变传感器应用于多种人体运动的检测中。该工作第一作者为研究生史鑫磊。
图1. 器件制备与基本表征
(a).构造0D-1D-2D三元纳米复合材料应变传感器的丝网印刷工艺示意图。
(b).GO-AgNW-C60(7)水性油墨的透射电镜照片。
(c).GO-AgNW-C60(7)传感薄膜的横截面扫描电镜照片。
(d).不同质量比C60下三元纳米复合材料应变传感器的电导率。插图显示GO- AgNW-C60(7)传感薄膜的测量电阻为7.2Ω。
图2. 三元纳米复合材料应变传感器传感性能
(a).GO-AgNW-C60(0)，GO-AgNW-C60(3)，GO-AgNW-C60(5)，GO-AgNW-C60(7)和GO-AgNW-C60(9)应变传感器在一次拉伸/释放循环下的相对电阻变化率-应变曲线。
(b).GO-AgNW-C60(0)应变传感器的GF值与线性特性。
(c).GO-AgNW-C60(7)应变传感器的GF值与线性特性。
(d).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在不同应变速率下的一次拉伸/释放循环下的相对电阻变化率-应变曲线。
(e).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在1Hz频率不同循环应变下的相对电阻变化率。
(f).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在20％应变不同频率下的相对电阻变化率。
(g).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在0％和40％应变范围内3000个拉伸/释放循环下的相对电阻变化率，应变速率为0.2mm s-1。插图为1000至1020次拉伸/释放循环间的相对电阻变化率曲线。
(h).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在0％至40％应变范围内不同拉伸/释放循环下相对电阻变化率-应变曲线。
图3. GO-AgNW-C60(7)应变传感器的GF和最大工作应变范围与近期报道结果比较。
图4. 富勒烯增强0D-1D-2D纳米复合材料应变传感器传感机制
(a). GO-AgNW-C60(0)和GO-AgNW-C60(0)传感膜在拉伸下的传感机制示意图。上插图扫描照片显示GO-AgNW-C60(0)传感膜中裂纹边缘之间的间隙。下插图扫描照片显示GO-AgNW-C60(7)传感薄膜中部分滑出裂纹的内部层。
(b). GO-AgNW-C60(0) 传感膜在不同应变下的表面扫描照片。
(c). GO-AgNW-C60(7) 传感膜在不同应变下的表面扫描照片。
图5. 不同尺寸应变传感器性能
(a). GO-AgNW-C60(7)-W1.5，GO-AgNW-C60(7)-W2.5和GO-AgNW-C60(7)-W3.5应变传感器的相对电阻变化率-应变曲线，传感器具有固定尺寸：长（2cm），厚度（1.3 µm）和宽度（1.5,2.5和3.5mm）。
(b). GO-AgNW-C60(7)-T0.9，GO-AgNW-C60(7)-T1.3和GO-AgNW-C60(7)-T1.8应变传感器的相对电阻变化率-应变曲线，传感器具有固定尺寸：长（2cm），宽度（2mm）和厚度（0.9，1.3和1.8µm）。
图6. 使用GO-AgNW-C60(7)应变传感器监测人体运动。
(a).手腕脉搏跳动下对应电阻变化率。
(b).讲话时反应“伸展”，“探测”和“敏感度”的对应电阻变化率。
(c).微笑时面部表情时对应电阻变化率。
(e).眨眼时对应电阻变化率。
(d).手腕弯曲时对应电阻变化率。
(f).手指弯曲时对应电阻变化率。
近年来，科研人员在可穿戴电子器件的研究中取得了很大的进展。其中，在拉伸时将机械变形信号转换为电阻变化输出的电阻型应变传感器在人体运动检测，人体健康监测，柔性机器人等新兴应用领域中具有重大的应用前景。在实际应用中，应变传感器需要满足一系列的综合传感性能，包括高灵敏度，大拉伸形变，良好的线性度，长期耐用性，优良的重复性，低滞后性，以及制备工艺简单等。
成果简介
近日，南开大学材料学院的梁嘉杰教授（通讯作者）团队报道了利用零维的富勒烯降低材料内部摩擦以构造高性能0D-1D-2D三元纳米复合材料应变传感器的研究工作。该研究发表于Advanced Functional Materials，题为“Lowering Internal Friction of 0D–1D–2D Ternary Nanocomposite-Based Strain Sensor by Fullerene to Boost the Sensing Perance”。该报道通过一步式丝网印刷工艺，构建了一种新型的基于0D-1D-2D三元纳米复合材料的应变传感器。该传感器在宽应变范围下具有高灵敏度，低滞后性，良好的线性和重复性，其在62%应变下应变因子GF可以达到2392.9。这些优异的感应器器件性能主要是通过0D,1D,2D三元纳米功能材料组分间的协同效应引起的。其中，一维银纳米线提供高导电性以降低器件电阻，二维氧化石墨烯提供脆性以及可滑移的层状结构，而零维的富勒烯则提供润滑性。富勒烯降低了氧化石墨烯的层间摩擦，在不损害纳米复合材料膜的脆性的前提下促进了相邻层间的滑动。当受到拉伸时，富勒烯诱发的层状滑移可以承受部分应力以提高复合薄膜材料的应变，同时复合薄膜的脆性使其产生裂纹以确保传感器在工作应变范围内能产生大的电阻变化。该工作同时还讨论了传感器尺寸对传感性能的影响，并成功将该高综合性能优异的三元纳米复合材料应变传感器应用于多种人体运动的检测中。该工作第一作者为研究生史鑫磊。
图1. 器件制备与基本表征
(a).构造0D-1D-2D三元纳米复合材料应变传感器的丝网印刷工艺示意图。
(b).GO-AgNW-C60(7)水性油墨的透射电镜照片。
(c).GO-AgNW-C60(7)传感薄膜的横截面扫描电镜照片。
(d).不同质量比C60下三元纳米复合材料应变传感器的电导率。插图显示GO- AgNW-C60(7)传感薄膜的测量电阻为7.2Ω。
图2. 三元纳米复合材料应变传感器传感性能
(a).GO-AgNW-C60(0)，GO-AgNW-C60(3)，GO-AgNW-C60(5)，GO-AgNW-C60(7)和GO-AgNW-C60(9)应变传感器在一次拉伸/释放循环下的相对电阻变化率-应变曲线。
(b).GO-AgNW-C60(0)应变传感器的GF值与线性特性。
(c).GO-AgNW-C60(7)应变传感器的GF值与线性特性。
(d).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在不同应变速率下的一次拉伸/释放循环下的相对电阻变化率-应变曲线。
(e).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在1Hz频率不同循环应变下的相对电阻变化率。
(f).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在20％应变不同频率下的相对电阻变化率。
(g).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在0％和40％应变范围内3000个拉伸/释放循环下的相对电阻变化率，应变速率为0.2mm s-1。插图为1000至1020次拉伸/释放循环间的相对电阻变化率曲线。
(h).GO-AgNW-C60(7)应变传感器在0％至40％应变范围内不同拉伸/释放循环下相对电阻变化率-应变曲线。
图3. GO-AgNW-C60(7)应变传感器的GF和最大工作应变范围与近期报道结果比较。
图4. 富勒烯增强0D-1D-2D纳米复合材料应变传感器传感机制
(a). GO-AgNW-C60(0)和GO-AgNW-C60(0)传感膜在拉伸下的传感机制示意图。上插图扫描照片显示GO-AgNW-C60(0)传感膜中裂纹边缘之间的间隙。下插图扫描照片显示GO-AgNW-C60(7)传感薄膜中部分滑出裂纹的内部层。
(b). GO-AgNW-C60(0) 传感膜在不同应变下的表面扫描照片。
(c). GO-AgNW-C60(7) 传感膜在不同应变下的表面扫描照片。
图5. 不同尺寸应变传感器性能
(a). GO-AgNW-C60(7)-W1.5，GO-AgNW-C60(7)-W2.5和GO-AgNW-C60(7)-W3.5应变传感器的相对电阻变化率-应变曲线，传感器具有固定尺寸：长（2cm），厚度（1.3 µm）和宽度（1.5,2.5和3.5mm）。
(b). GO-AgNW-C60(7)-T0.9，GO-AgNW-C60(7)-T1.3和GO-AgNW-C60(7)-T1.8应变传感器的相对电阻变化率-应变曲线，传感器具有固定尺寸：长（2cm），宽度（2mm）和厚度（0.9，1.3和1.8µm）。
图6. 使用GO-AgNW-C60(7)应变传感器监测人体运动。
(a).手腕脉搏跳动下对应电阻变化率。
(b).讲话时反应“伸展”，“探测”和“敏感度”的对应电阻变化率。
(c).微笑时面部表情时对应电阻变化率。
(e).眨眼时对应电阻变化率。
(d).手腕弯曲时对应电阻变化率。
(f).手指弯曲时对应电阻变化率。
18年来 依然可以傲视 泰坦尼克 等欧美大片 的经典 国产电影【喜剧之王】，请你重温
提起 喜剧之王 我们一定 会想到周星驰，但千万不要忘了 这部经典 的灵魂创造者 编剧
【李敏，曾谨昌、郑文辉、冯勉恒、梁嘉杰】合（来自 网络搜索）
小人物 尹天仇 在演员底层为了 一餐饭 挣扎 自我激励 ，
在 爆笑中，让我们 看到 你我的影子 ，
受到 伤害 沦落风尘 的柳飘飘 听到我养你时，我们也会跟着泪流满面 ！
当 面对嫖客 殴打，利诱 ，被爱唤醒的柳飘飘 断然拒绝！
请注意 编剧 兼顾 小人物的自我奋斗 嘲笑 ，在生存的顽强抗争中 ，紧紧守住最后的自爱自尊，
能够冲破 世间 名利的黑洞， 唤醒 堕落的灵魂，完成 自我救赎的是最珍贵 的 是爱 ！
爆笑有泪， 泪 中 有坚强！
编剧 的内核 情节的跌宕 可看性 高度 傲视 任何 好莱坞 大片！
请记住 【李敏曾谨昌、郑文辉、冯勉恒、梁嘉杰 】这几个名字 向他们致敬！
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请注意 编剧 兼顾 小人物的自我奋斗 嘲笑 ，在生存的顽强抗争中 ，紧紧守住最后的自爱自尊，
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#我和大修的故事# 梁嘉杰同志作为动火分析班的班长，每天早上第一个到达现场，了解装置任务情况，安排好各装置的分析任务后，自己还到最艰巨的装置支援，并做好分析结果的把关。12日早上，精制三装置有一个容器分析时发现有类似油渍的痕迹，梁嘉杰同志立即前往现场确认，经与装置人员共同探查，确认为触媒造成表面有黑色痕迹，分析结果合格。在航煤加氢R6001分析中，结果显示合格，但装置操作人员说是氮气环境，结果异常，梁嘉杰立即组织重新采样分析，同时与装置工艺联系，反馈说该反应器无氧操作已经结束，现在准备进罐检查，复查结果与原分析吻合。这就是认真负责的动火班班长梁嘉杰。
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