激光位移计(单壁碳纳米管网络组成的适形电极，用于皮肤接触介电弹性体致动器)

Posted 2023-06-01

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激光位移计(单壁碳纳米管网络组成的适形电极，用于皮肤接触介电弹性体致动器)

成果简介

本文，东京工业大学Toshinori Fujie等研究人员在《Adv. Electron. Mater.》期刊发表名为“Ultra-Thin and Conformable Electrodes Composed of Single-Walled Carbon Nanotube Networks for Skin-Contact Dielectric Elastomer Actuators”的论文，研究使用卷对卷的凹版涂布方法制备了由皮肤贴合、可拉伸电极组成的皮肤接触介电弹性体致动器 (DEA) 。在该方法中，将单壁碳纳米管 (SWCNT) 连续应用在聚（苯乙烯-β-丁二烯-β-苯乙烯）（SBS）的自支撑超薄膜（纳米片）上，以生产SWCNT -SBS 纳米片厚度为101纳米。

在第一次SWCNT涂层之后，SWCNT-SBS纳米片显示出与 SBS 薄膜相当的杨氏模量（即 80.9 MPa）和 4.6 kΩ sq -1的薄层电阻. 使用独立的 SWCNT-SBS 纳米片作为电极，在三种不同刚度的基板（即玻璃、Ecoflex 00-30 和聚氨酯弹性体模型皮肤）上制造了没有胶水或介电弹性体的十层DEA。十层DEA (105 nN m) 的低抗弯刚度确保了对食指形状的一致性。与玻璃基板相比，施加2100V的驱动电压会在 Ecoflex 00-30 基板上产生两倍大的 DEA 位移。DEA贴合皮肤表面的能力将使其能够应用于皮肤接触触觉设备。

图文导读

图1、制备多层介电弹性体致动器 (DEA)。

图2、原子力显微镜 (AFM) a,b) 高度分布图和 c,d) SBS 纳米片（左）和 SWCNT-SBS 纳米片（右）的相图。

图3、在石英基板上具有不同数量的 SWCNT涂层的SWCNT-SBS纳米片的微观和光谱表征

图4、a,b) 具有不同数量的 SWCNT 涂层的 SBS 和 SWCNT-SBS 纳米片在整个（图 a）和低（图 b）应变范围内的代表性应力-应变曲线。c) SWCNT-SBS 纳米片的杨氏模量 (●) 和薄层电阻 (□) 对 SWCNT 层厚度的依赖性。d) 连接到食指上的 SWCNT-SBS 纳米片的蓝色 LED 的照片（施加的直流电压：6 V）。

图5、a) 分别在玻璃、Ecoflex 00-30 和聚氨酯弹性体模型皮肤基底上中制备的十层 DEA的照片。b) 响应2100V 的驱动电压和 10 秒的持续时间，每个基板上10层DEA的位移。还显示了c) 位移和 d) 收缩应变的电压依赖性。驱动区域（顶部和底部电极的重叠区域之间的 DE层）沿厚度方向的收缩记录了激光位移计的正响应。

文献：

https://doi.org/10.1002/aelm.202200165

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