综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

Advanced Materials | 北京大学韩梦迪课题组基于磁性导电复合材料实现多模态、可重构的柔性电子器件

日期: 2024-01-30
浏览次数: 74

来源:北京大学未来技术学院


柔性电子器件能够连续监测多种生物物理信号(例如心率、血压、体温)和生化信号(例如体液中的离子和代谢物)。先进材料的研发促进了柔性电子器件的发展,包括导电聚合物,纳米材料,水凝胶,液态金属,和有机半导体。由上述材料构建的柔性电子器件减轻了与生物组织之间界面的机械不匹配,从而扩展了模态并提高了传感的保真度。然而,柔软的特性使其难以与传统电子器件连接。近年来,研究人员提出了各种方法,包括聚合物/金属纳米结构、可拉伸各向异性导电薄膜,以及机械互锁微桥结构等,来实现柔性电子器件的无焊快速互连,但这些互连是不可逆的,导致柔性电子器件的功能、灵敏度、空间分布等特征固定,缺乏可重构性。

为了解决上述问题,北京大学韩梦迪课题组开发了磁性导电复合材料(Hard Magnetic Graphene Nanocomposite,HMGN),其工艺流程包括激光诱导石墨烯,钕铁硼/聚二甲基硅氧烷混合物剥离转移和后续磁化。钕铁硼颗粒渗透到多孔结构中形成磁性导电复合材料,并展示出了优异的机电性能以及磁性和生物兼容性(图1)。

基于该材料,研究团队制备了多模态传感,包括伏安法电化学传感,电生理传感以及温度传感,并研究了磁颗粒和磁畴对传感性能的调节。对于伏安电化学传感,磁性粒子通过磁流体动力和微磁流体动力作用,在极小尺度上施加洛伦兹力诱导对流,促进快速的氧化还原反应和电子转移。对于电生理传感,掺杂NdFeB颗粒增强了复合材料的亲水性,减少气隙和增强表面润湿,从而降低界面阻抗。对于温度传感,磁性颗粒内部电子的热运动以及磁畴的热运动协同作用增强灵敏度(图2)。

此外,研究团队还提出基于HMGN的可逆、自对准的电学连接。有序的磁畴允许HMGN传感器自组装到具有磁性和导电互连的HMGN衬底上或从衬底上分离。传感器和衬底中的磁颗粒呈相反极性相互吸引,形成从传感器N极到衬底S极的连续导电路径。HMGN传感器和衬底的磁性吸引力在界面处形成了无缝连接。界面的电流-电压曲线表明其欧姆接触。与其他互连技术(如导线粘合和导电胶)相比,由磁吸形成的互连是可逆的和自对准的,不需要外部压力或加热(图3)。

最后,利用基于HMGN的多模态传感以及可逆、自对准的电学连接,测量了健康人体的心电图、皮肤阻抗、皮肤温度以及汗液中离子和代谢物的浓度,展示了基于HMGN的柔性电子器件的多模态可重构,包括可重构的灵敏度、空间分布和传感模态。

总结来说,HMGN可以实现柔性电子的重构,用于各种生物医学应用,在协助诊断和治疗许多人类疾病方面具有潜力。进一步的发展包括扩展HMGN的传感模态,以针对更多样化的物理和生化条件;改进自对准互连,以协助在大范围内组装小型设备;以及开发完全集成的可重构柔性电子,包括前端传感模块和后端电路模块。

该成果发表在Advanced Materials,题为“Hard Magnetic Graphene Nanocomposite for Multimodal, Reconfigurable Soft Electronics”。北京大学博士生项泽华为论文第一作者,北京大学韩梦迪为论文通讯作者。

论文链接为:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308575



Hot News / 相关推荐
  • 2025 - 10 - 15
    点击次数: 20
    来源:中国稀土网据MiningNews.net网站报道,澳交所上市铌企WA1资源公司宣布其在西澳州西奥伦塔地区鲁尼(Luni)项目高品位矿段新一轮加密钻探样品分析结果。主要见矿情况为:在35.5米深处见矿20.3米,铌(Nb2O5)品位2.5%。其中在43米深处见矿14.8米,铌品位2.2%;在36米深处见矿11.7米,铌品位6%。此次样品采集在鲁尼项目的东部。WA1公司经理保罗·萨维奇...
  • 2025 - 10 - 15
    点击次数: 17
    来源:X-MOL苯甲醛生物标志物的气体传感检测被认为是一种间接诊断肺癌的无创方法,其中苯甲醛传感同时具有高稳定性、耐湿性和 ppb 浓度检测限,但需要进一步发展。在这里,通过水热工艺合成了用氧化铈纳米颗粒(ZnO ACHs/CeO2 NPs)装饰的向日葵形氧化锌结构,然后进行退火,以实现稳定和 ppb 浓度的苯甲醛传感。在用 CeO2 NPs 装饰的向日葵形结构中观察到制备的 ZnO ACHs/C...
  • 2025 - 10 - 14
    点击次数: 37
    来源:X-MOL稀土熔盐电解渣(RMES)含有丰富的稀土元素(REE),是一种宝贵的二次资源。然而,从 RMES 中回收稀土元素的传统方法受到高能耗、环境污染和处理时间长的阻碍。本研究提出了一种超声增强(USE)常压碱性浸出工艺,该工艺将超声空化与浓缩 NaOH 相结合,实现氟化稀土化合物的高效相重构。在优化条件下(NaOH 初始浓度为 60 wt%,NaOH 与炉渣质量比为 3:1,反应温度为 ...
  • 2025 - 10 - 14
    点击次数: 34
    来源:X-MOL稀土元素(REEs)在核材料质量控制和核取证溯源研究中具有重要的应用价值。开发了测定含铀核材料中稀土元素的方法。对氧化铀和铀矿的消解酸、消解温度、消解时间等消解参数进行了优化和报告。氧化铀的优化消解参数为 2 mL HNO3,160 °C 下 3 h,铀矿石的优化消解参数为 7 mL 混合酸(HNO3-HClO4-HF = 5:5:3),180 °C 下消解 3...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务