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中國人民大學賀泳霖等 AFM：耐磨且濕度不敏感的圖案化離子電路制備技術

2024-10-11 來源：高分子科技

隨著人機交互界面技術的發展，人們對離子電路的需求不斷增加。離子電路的圖案化技術在功能集成和微型化方面非常重要，它可以控制電路結構和布局，促進各種模塊的協作和復雜應用的開發，在提高性能的同時減少了電路間的干擾和損耗。然而，傳統的表面改性電路在實際使用中需要頻繁地與物體直接接觸，這可能會導致磨損而脫落，或是電路斷裂而失效。因此，開發一種具有優異耐磨性和穩定性的離子電路圖案化方法變得尤為重要。

本研究提出了一種名為離子墨水直寫（Direct ionic ink writing, DIIW）技術，通過筆寫、印章或噴墨打印等方式，將離子液體（ILs）滲透進聚氨酯（PU）再聚合，形成互穿網絡，制造出一種可抵抗砂紙磨損或膠帶剝離的圖案化離子電路。此外，在油性PU內部聚合的疏水離子液體，能夠提升離子電路的防水性能，減少了環境濕度的影響。這種離子電路還能在人工智能（AI）的輔助下感知溫度、壓力和按壓形狀的多信號。這種便捷的圖案化策略為耐磨導電材料結構的設計提供了一種可行的研究方案。該工作以“Direct ionic ink writing on and Penetrating into elastomer for patternable, waterproof, and wear-resistant ionic circuits”為題發表在《Advanced Functional Materials》上。DOI：10.1002/adfm.202413434。本文的第一作者為安堯，吳君石為共同第一作者，人大賀泳霖老師為本文通訊作者，王亞培老師為共同作者。

Figure 1：離子墨水直寫技術（DIIW）的過程和基于PU和離子液體形成的互穿網絡的示意圖與制備過程的一些材料表征。

Figure 2：通過書寫、印章和噴墨打印方法準備的圖案的示意圖和光學照片，以及互穿網絡部分的橫截面和光學圖像、橫截面的SEM圖像和不同區域的元素分布。

Figure 3：砂紙磨損和膠帶剝離測試的示意圖和離子電路的電阻變化，以及磨損前后離子電路的SEM和EDS圖像以及不同濕度條件下離子電路的電阻穩定性測試。

Figure 4：基于DIIW方法制備的穩定且耐磨的離子網絡，以及與AI模型結合實現多信號識別的示意圖及效果圖。

本研究開發的直接離子墨水書寫技術為離子電路的制備提供了一種新的可批量制備的圖案化方法。通過PILs和PU的互穿網絡，顯著提高了離子電路的抗磨損能力。這種方法的簡單性允許使用直接書寫、蓋章和噴墨打印等各種方法進行圖案化。并且，這些電路對濕度變化不敏感，比傳統的基于水凝膠的對應物更適合長期使用。此外，在人工智能的幫助下，這種離子電路具有感知溫度、壓力和按壓形狀的多重信號的能力。互穿網絡為制造耐磨穩定的耐磨離子電路提供了一種簡單實用的解決方案。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202413434

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（責任編輯：xu）

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