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材料学院课题组在柔性电子器件研究领域取得新进展

  对可穿戴电子器件(电池、传感器和表皮电极等)的需求激发了人们对先进储能和传感设备的不懈追求。为此,材料学院副教授杨俊及其合作者在基于生物质材料(纤维素和蚕丝蛋白)柔性电子器件领域开展了大量探索并取得以下系列新进展。 

  

  如何快速制备高性能的凝胶电解质和解决锌离子电容器存在循环寿命之间失衡和枝结晶的问题,杨俊等人设计了一种基于“单宁酸-金属离子”自催化效果的纳米增强体系,在室温下几分钟内制备出一种新型的抗冻粘附“盐包水”聚两性离子水凝胶电解质,极大地延长了锌离子电容器循环寿命和抑制了锌负极枝结晶的形成,使其能够在冰水浴和真空条件等严苛环境下正常工作。同时,针对柔性传感器无法在宽的感知范围内同时实现温度和应变监测的问题,开发了一种用于应变-温度双模传感的智能热敏两性离子水凝胶,具有优异的耐低温性和保形附着力。此外,鉴于表皮干电极无法实现多个性能集成,通过在蚕丝蛋白/纤维素纳米晶薄膜上涂覆聚吡咯导电层和钙改性蚕丝蛋白粘合剂层开发了一种具有高机械性能、可降解、低接触阻抗和良好自粘性的表皮干电极,提供了比商业电极更好的心电图和肌电图信号质量。

  

 

  上述研究成果分别以Engineering Self-Adhesive Polyzwitterionic Hydrogel Electrolytes for Flexible Zinc-Ion Hybrid Capacitors with Superior Low-Temperature Adaptability为题发表在ACS Nano(影响因子:15.881),以Low-Temperature Tolerance and Conformal Adhesion Zwitterionic Hydrogels as Electronic Skin for Strain and Temperature Responsiveness和Self-adhesive, biodegradable silk-based dry electrodes for epidermal electrophysiological monitoring为题发表在Chemical Engineering Journal(影响因子:13.273),论文第一作者分别为博士研究生符庆金、郝三伟和孟蕾,杨俊副教授是上述研究论文的通讯作者,北京林业大学是唯一完成单位,相关研究得到了中央高校基本科研业务费项目的资助。

  

文章链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c08193
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721053560
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721035786?via=ihub

作者:杨俊;审稿:彭锋 李南岍      |     编辑:姜玥; 审核:杨金融