私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

  柔性觸覺傳感器廣泛應用于仿人機器人、可穿戴醫療和智能人機界面等新興技術領域，對器件的穩定性與感知性能提出了更高要求，尤其是在復雜機械條件（如高剪切、高壓力）下，這類多層結構的傳感器容易發生界面分層或失效，嚴重限制了其實際應用。器件層間界面粘接可以解決器件力學穩定性問題，然而，現有界面粘接方法往往以犧牲傳感性能為代價。同時實現多層傳感器的高韌界面粘接并保持優異傳感性能，仍面臨顯著挑戰，南方科技大學郭傳飛教授團隊創新性地采用超支化聚氨酯（HPU）構建微柱粘接界面，通過將微柱直徑控制在材料的缺陷敏感尺度以下，有效抑制結構缺陷，實現了高達5095 J m^-2的界面韌性。同時，該團隊將HPU微柱粘接界面結構用作傳感器的間隔層（spacer），微柱在加載過程中可彈性屈曲，提高響應速度，同時降低器件整體剛度，顯著增強了傳感器的靈敏度與最低檢測限，最終實現柔性多層傳感器在極端工況下的界面穩定性與傳感性能協同提升，為下一代柔性電子器件提供了新的設計策略。

  研究團隊首先通過材料設計，合成了具有優異力學性能的HPU彈性體。這種材料因其分子結構中特有的氫鍵作用，表現出高強度（約44 MPa）和高延伸性（約1000%）。研究發現，HPU的缺陷敏感尺度約為77 μm，當微結構尺寸小于這一閾值時，材料表現出明顯的尺寸效應——即隨著微柱直徑的減小，其韌性顯著提升。研究人員采用3D打印與模板復制技術制備了一系列直徑從50 μm至800 μm、高度200 μm的HPU微柱陣列，并通過溶劑溶脹粘接構建了不同直徑的HPU微柱粘接界面。

圖1. 基于高韌性HPU的微柱界面構建與尺寸效應解析

  界面剝離和拉伸測試發現，當微柱直徑小于材料的缺陷敏感尺度時，微柱內部幾乎不含能夠誘導裂紋擴展的臨界缺陷，因此能承受更大的拉伸變形，有效提升界面韌性。具體而言，當微柱直徑為50 μm時，界面韌性達到了5095 J m^-2，比傳統粘接的界面增韌提升了一個數量級以上。

圖2. 微柱結構界面的粘接性能

  此外，這些微柱結構不僅提升了界面穩定性，還被集成至柔性離電傳感器中，作為關鍵spacer使用。在器件構型上，微柱垂直排列于上下電極之間，并分布在傳感區域的四周，與離子凝膠層共同構成傳感單元，確保不同功能層之間的機械連接與結構完整性。

圖3. 微柱spacer離電傳感器的結構設計與界面性能

  這些微柱結構不僅提升了界面穩定性，還作為傳感器的spacer發揮了關鍵作用。由于微柱在受壓時能夠彈性屈曲，有效緩解了壓縮引起的材料硬化現象，使得傳感器能夠在大范圍壓力內保持較高的靈敏度（0–450 kPa內為73 kPa^-1，450–2500 kPa內為52.8 kPa^-1），避免了傳統spacer容易出現的信號飽和問題。同時，微柱結構在加載與卸載過程中表現出類似彈簧的響應行為，有限元分析結果表明，微柱結構能夠有效儲存和釋放應變能，顯著降低了加載-卸載過程中的界面能量損耗，從而大幅提升了器件的響應與恢復速度，使其能夠響應高達7000 Hz的動態機械刺激。

圖4. 傳感器的傳感性能

  強韌的微柱界面在反復摩擦下仍能保持穩定連接。器件在施加750 kPa壓力和165 kPa剪切應力的條件下，經2萬次循環摩擦后，輸出信號依然穩定無明顯漂移，器件內部各功能層保持完好未出現剝離或錯位，體現出極高的界面疲勞抗性和長期可靠性。

  在實際應用方面，研究團隊進一步將該傳感器陣列集成到機器人夾爪上，并成功實現了對重達2.0 kg的啞鈴的穩定抓取。在抓取過程中，傳感器準確識別了不同重量下的抓力變化，并在長達1000次的上下快速移動過程中保持了出色的穩定性，遠遠超過傳統PDMS封裝傳感器的性能，體現了顯著的應用優勢。

圖5. 傳感陣列在機器手抓取重物中的應用

  本研究揭示了基于超支化聚氨酯微柱的尺寸效應增韌機制，并成功將其應用于柔性傳感器中，實現了界面粘接強度與傳感性能的協同提升。得益于其優異的機械穩定性與快速、高靈敏的響應能力，該器件在機器人抓取重物等極端工況下表現出出色的可靠性與實用性。該結構設計策略為柔性電子器件中兼顧力學穩固性與功能響應性的器件構建提供了新思路，有望在智能機器人、醫療健康、人機交互等領域發揮一定的作用。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102221