近日,材料科学与工程学院王帅博士在材料科学领域顶级期刊Matter(Cell子刊,中科院1区Top期刊,IF=17.5)上在线发表了题为Inspired by tofu skin formation: Interfacial aging of carbon nanotube films for programmable crack-structured optoelectronic epidermal sensors的研究论文。王帅博士为该论文的第一作者,清华大学张莹莹教授为通讯作者,西华大学材料科学与工程学院为论文共同完成单位。

论文截图(一)
随着柔性电子技术的快速发展,可拉伸导电薄膜及表皮传感器在健康监测、人机交互和软体机器人等领域展现出广阔的应用前景。碳纳米管(CNT)因其优异的物理化学性能被认为是构建柔性电子器件的理想材料。然而,宏观CNT薄膜的微观结构精准调控长期以来面临巨大挑战,如何在不依赖复杂外场或腐蚀性化学试剂的条件下,实现其微观结构的可控设计,并进一步构建高性能、多功能的可穿戴传感器件,是该领域亟待解决的关键科学问题。

论文截图(二)

论文截图(三)
受中国传统食品豆腐皮形成过程中蛋白质与脂质在气液界面自组装与致密化现象的启发,研究团队提出“界面陈化”策略,通过调控碳纳米管在气液界面的陈化过程,实现了CNT自组装膜从松散网络到致密束状结构的可控转变,获得具有可编程裂纹结构的纳米碳基柔性复合薄膜。实验与模拟结果表明,薄膜裂纹随陈化时间延长依次演变为无裂纹、网络状和贯穿性三种形貌。基于此,研究团队开发出灵敏度、工作应变范围高度可调的高性能应变传感器及信息加密/解密光学薄膜,并将二者集成于单一表皮传感器,构筑了兼具日间电阻精确监测、夜间光学可视化的光电协同双模传感系统,实现全天候运动监测与信息交互。该研究为宏观碳纳米管组装体的微观结构调控提供了仿生新范式,为多功能可穿戴电子器件的低成本、规模化制造开辟了新途径,在健康监测、软体机器人及人机交互等领域具有重要应用潜力。
第一作者简介:王帅,中国科学院大学博士,清华大学博士后,西华大学材料科学与工程学院青年教师,主要从事碳基纳米材料组装、柔性可穿戴传感及仿生智能材料研究。以第一/通讯作者在Nature Communications、Matter、Advanced Functional Material等期刊发表SCI论文多篇,主持国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金等科研项目。


