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Acid-Interface Engineering of Carbon Nanotube/Elastomers with Enhanced Sensitivity for Stretchable Strain Sensors
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2018-10-04 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.8b16591 Sijia Chen 1 , Rongyao Wu 1 , Pei Li 1 , Qi Li 1 , Yang Gao 1 , Bo Qian 1 , Fuzhen Xuan 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2018-10-04 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.8b16591 Sijia Chen 1 , Rongyao Wu 1 , Pei Li 1 , Qi Li 1 , Yang Gao 1 , Bo Qian 1 , Fuzhen Xuan 1
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Stretchable strain sensors with high sensitivity or gauge factor (GF), large stretchability, and long-term durability are highly demanded in human motion detection, artificial intelligence, and electronic skins. Nevertheless, to develop high-sensitive sensors without sacrificing the stretchability cannot be realized using simple device configurations. In this work, an acid-interface engineering (AIE) method was proposed to develop a stretchable strain sensor with high GF and large stretchability. The AIE generates a layer of SiOx at the interface between the carbon nanotube (CNT) film and Ecoflex, playing a key role in enhancing the sensor’s GF. Compared to devices without AIE (GF = 2.4), the ones with AIE are significantly improved. At an AIE time of 10 min, the GF up to 1665.9 is achieved without sacrificing the stretchability (>100%). The AIE-generated cracks are found to modulate the electrical behaviors and enhance the GFs of sensors with AIE through the crack-induced rapid reduction in the electrical conduction pathway, which is manipulated by the CNTs bridging over the cracks. The device with AIE proves its high mechanical durability through a cycling test (>10 000 cycles) at a high strain up to ∼80%, further paving its practical applications in various human motion detections.
中文翻译：
碳纳米管/弹性体的可伸缩应变传感器灵敏度提高的酸界面工程
在人体运动检测，人工智能和电子皮肤中，对具有高灵敏度或规格因子（GF），大拉伸性和长期耐用性的可拉伸应变传感器提出了很高的要求。然而，使用简单的装置配置不能实现在不牺牲可拉伸性的情况下开发高灵敏度传感器。在这项工作中，提出了一种酸界面工程（AIE）方法来开发具有高GF和大拉伸性的可拉伸应变传感器。AIE生成SiO x层在碳纳米管（CNT）膜和Ecoflex之间的界面上，在增强传感器的GF方面起着关键作用。与没有AIE的设备（GF = 2.4）相比，带有AIE的设备有了显着改善。在10分钟的AIE时间下，在不牺牲拉伸性（> 100％）的情况下，可达到1665.9的GF。发现由AIE产生的裂缝可通过裂缝诱导的导电路径的快速减少来调节AIE产生的电行为并增强传感器的GF，这是由桥接在裂缝上的CNT操纵的。具有AIE的设备通过在高达80％的高应变下的循环测试（> 10000次循环）证明了其高机械耐久性，从而进一步在各种人体运动检测中铺平了其实际应用。
更新日期：2018-10-04
中文翻译：
碳纳米管/弹性体的可伸缩应变传感器灵敏度提高的酸界面工程
在人体运动检测，人工智能和电子皮肤中，对具有高灵敏度或规格因子（GF），大拉伸性和长期耐用性的可拉伸应变传感器提出了很高的要求。然而，使用简单的装置配置不能实现在不牺牲可拉伸性的情况下开发高灵敏度传感器。在这项工作中，提出了一种酸界面工程（AIE）方法来开发具有高GF和大拉伸性的可拉伸应变传感器。AIE生成SiO x层在碳纳米管（CNT）膜和Ecoflex之间的界面上，在增强传感器的GF方面起着关键作用。与没有AIE的设备（GF = 2.4）相比，带有AIE的设备有了显着改善。在10分钟的AIE时间下，在不牺牲拉伸性（> 100％）的情况下，可达到1665.9的GF。发现由AIE产生的裂缝可通过裂缝诱导的导电路径的快速减少来调节AIE产生的电行为并增强传感器的GF，这是由桥接在裂缝上的CNT操纵的。具有AIE的设备通过在高达80％的高应变下的循环测试（> 10000次循环）证明了其高机械耐久性，从而进一步在各种人体运动检测中铺平了其实际应用。
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