柔性传感器的灵活性和共形性克服了传统刚性传感器的局限,在可穿戴健康监测、人工电子皮肤和软体机器人等领域被广泛应用。然而,大动态载荷(如高频振动和瞬态冲击)会导致柔性传感组件结构不稳定甚至损坏,影响测量范围和传感精度。已有研究采用结构材料设计策略,如泡沫材料、TPMS晶格结构和超材料结构等,在吸能与传感性能方面有所提升,但仍存在比吸能不足和结构失稳等应用难题。
我院教师李靖联合清华大学柳占立、燕山大学郭澍,针对传统柔性传感器在遭遇意外冲击时易发生结构失稳和损坏,导致测量范围与精度受限等问题,报道了一种基于互穿相复合材料架构(IPC²)的新型高性能柔性冲击传感器,通过模仿吸管/波纹管形状的波纹结构,结合内部互穿相导电核心,为柔性冲击传感器提供了卓越的结构稳定性和能量吸收能力(SEA=2.66±1.2kJ kg⁻¹),同时保持了低密度(ρ=720±10kg m⁻³)和优异的机电性能(GF≈39.6),解决了柔性传感器在冲击载荷下因结构失稳导致能量吸收不充分的问题。该传感器在可穿戴防护装备、车辆主被动安全结构、智能网联轮胎、可复用航天器着陆主动缓冲装置等领域具有广泛的应用前景。
相关工作以“A Flexible Impact Sensor of Interpenetrating-Phase Composite Architecture with High Mechanical Stability and Energy-Absorbing Capability”(原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202419882)为题发表在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》(自然指数期刊、中科院一区top、影响因子18.5)。
