基于褶皱结构可拉伸织物电极的制备与应用

材料导报

2022, Vol. 36

Issue (Z1): 21110214-6

无机非金属及其复合材料

基于褶皱结构可拉伸织物电极的制备与应用

易聪^1,2, 王佳仪², 袁伟², 张东煜², 苏文明², 崔铮², 孙立涛¹

1 东南大学微电子学院,南京 210096
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州 215123

Preparation and Application of Stretchable Fabric Electrode Based on Wrinkled Structure

YI Cong^1,2, WANG Jiayi², YUAN Wei², ZHANG Dongyu², SU Wenming², CUI Zheng², SUN Litao¹

1 School of Microelectronics, Southeast University, Nanjing 210096, China
2 Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, Jiangsu,China

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摘要本工作利用简单的热压工艺将复合导电薄膜转印到预拉伸的弹性织物表面,成功制备出具有褶皱结构的可拉伸织物电极。研究了褶皱结构的微观形貌,讨论了不同预拉伸幅度对电极应变电阻稳定性的影响,理解褶皱结构的生成对拉伸前后电阻变化的规律;评价了织物电极的拉伸电学稳定性和机械疲劳特性;最后通过与电子元器件的集成实现可拉伸功能电路的制备,并且展示了不同拉伸状态下其对光电器件的稳定控制。本研究成果为可拉伸织物电子的研发和应用提供理论基础和设计参考。

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关键词: 热转印激光切割褶皱结构织物电极可拉伸电路系统

Abstract: In this work, a stretchable fabric electrode with wrinkled structure was successfully prepared by transferring composite conductive film onto the surface of pre-stretched elastic fabric using a simple hot-pressing process. The micro-morphology of wrinkled structure and the influence of different pre-stretching amplitude on the resistance stability of electrode were discussed. The tensile electrical stability and mechanical fatigue characteristics of the fabric electrode were evaluated. Finally, a stretchable hybrid circuit was prepared by integrating electronic components, and its stability control of optoelectronic devices under different tensile strain states was verified.The research results provide a theoretical basis and design reference for the development and application of stretchable fabric electronics.

Key words: heat transfer printing laser cutting wrinkled structure fabric electrode stretchable circuit system

出版日期: 2022-06-05 发布日期: 2022-06-08

ZTFLH:

TB34

基金资助: 国家自然科学基金(51603227)

通讯作者: wyuan2014@sinano.ac.cn;dyzhang2010@sinano.ac.cn;slt@seu.edu.cn

作者简介: 易聪,2019年6月毕业于中南林业科技大学,获得工学学士学位。现为东南大学微电子学院硕士研究生,目前在中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所印刷电子工程中心进行联合培养。主要研究领域为柔性可穿戴布基电路及系统。
袁伟,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所高级工程师。2014年毕业于苏州大学,取得纺织工程专业博士学位,同年加入中科院苏州纳米所印刷电子工程中心进行博士后研究,2017年博士后出站后留所工作至今,研究方向为面向纺织面料基多功能可穿戴器件,设计开发具有柔性可拉伸、耐揉搓、可水洗的智能穿戴器件及系统,目前已在ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Mater. Chem. C, Adv. Electron. Mater, Nano Res. Langmuir等学术期刊发表第一作者及通讯作者学术论文17篇,撰写英文章节3章,获授权发明专利5项,目前主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、企业横向合作项目等7项。
张东煜,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所高级工程师。1991年毕业于毕业于西安交通大学电气系工业电气自动化专业,2006年在陕西科技大学获得工学硕士学位,2009年在中国科学院长春光学机密机械与物理研究所获得理学博士学位,硕士博士期间主要从事有机电致发光(OLED)方面的研究。2009年6月赴香港中文大学电子工程学院从事有机场效应管(OTFT)研究工作。2010年1月到中科院苏州纳米所工作,任高级工程师,主要从事有机电子学及有机打印技术研究。
孙立涛,东南大学电子科学与工程学院教授,东南大学副校长。2002年毕业于沈阳工业大学获得材料加工工程专业工学硕士学位;2005年于中国科学院上海应用物理研究所获得粒子物理与原子核物理专业理学博士学位;2005年至2008年在德国美因兹大学物理化学所任博士后研究员;2008年3月受聘为东南大学特聘教授,任教于东南大学电子科学与工程学院。长期从事微纳电子材料与器件、可视化原子制造及原位检测方面的研究。发表SCI论文200余篇(其中Science2篇,Nature及子刊15篇),做国内外会议邀请报告180余次,申请专利100多项,提出并实现了石墨烯在环保领域的应用和产业化,作为主编撰写石墨烯相关专著两本。目前兼任《电子器件》杂志主编、Materials Today Nano杂志编委,美国IEEE纳米技术委员会南京分会主席、江苏省真空学会理事长、国家石墨烯产品质量监督检验中心顾问、住建部科技协同创新专委会委员、欧洲科学基金会专家评审委员会委员等。曾获“Nano Research 2021年度青年创新者奖”,国家教学成果二等奖,指导团队获国家小平科技创新团队等。国家自然科学基金杰青项目获得者(2015)、教育部长江学者特聘教授(2016)、国家“万人计划”领军人才(2017)、科睿唯安全球高被引科学家(2018—2020)。

引用本文:

易聪, 王佳仪, 袁伟, 张东煜, 苏文明, 崔铮, 孙立涛. 基于褶皱结构可拉伸织物电极的制备与应用[J]. 材料导报, 2022, 36(Z1): 21110214-6.
YI Cong, WANG Jiayi, YUAN Wei, ZHANG Dongyu, SU Wenming, CUI Zheng, SUN Litao. Preparation and Application of Stretchable Fabric Electrode Based on Wrinkled Structure. Materials Reports, 2022, 36(Z1): 21110214-6.

链接本文:

http://www.mater-rep.com/CN/ 或 http://www.mater-rep.com/CN/Y2022/V36/IZ1/21110214

1 Wang P P, Hu M M, Wang H. Advanced Science 2020, 7(20), 2001116.
2 Wang X W, Liu Z, Zhang T. Small, 2017, 13(25), 1602790.
3 Mishra R K, Martin A, Nakagawa T, et al. Biosensors and Bioelectronics, 2018, 101, 227.
4 Yuan W, Wu X Z, Gu W B. Journal of Semiconductors, 2018, 39(1), 015002.
5 袁伟, 林剑, 顾唯兵, 等. 中国科学(物理学力学天文学), 2016, 46(4), 044611.
6 Choi S, Jo W, Jeon Y, et al. npj Flexible Electronics, 2020, 4(3), 33.
7 Tricoli A, Nasiri N, De S Y. Advanced Functional Materials, 2017, 27(15), 1605271.
8 Khan S, Ali S, Bermak A, et al. Sensors, 2019,19(5), 1230
9 Chen J L, Wen X J, Liu X, et al. Nano Energy, 2021, 80, 105446.
10 陆骐峰,孙富钦,王子豪,等. 材料导报:综述篇, 2020, 34(1), 01022.
11 Fan F R, Tang W, Wang Z L. Advanced Materials, 2016, 28(22), 4283.
12 Fan W J, He Q, Meng K Y, et al. Science Advances, 2020, 6(11), eaay2840.
13 崔峥.材料导报:综述篇, 2020, 34(1), 01009.
14 Zhong W B, Ming X J, Jiang H Q, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(44),52901.
15 Zhao T C, Hu Y J, Zhuang W, et al. ACS Materials Letters, 2021, 3(10), 1448.
16 Zhang Z T, Shi X, Lou H Q, et al. Journal of Materials Chemistry C, 2018, 6(6), 1328.
17 Shi X, Zhou X F, Zhang Y, et al. Journal of Materials Chemistry, 2018, 6(47), 12774.
18 Zhou X F, Xu X J, Zuo Y, et al. Journal of Materials Chemistry, 2020, 8(3), 935.
19 Deng J, Zhuang W, Bao L K, et al. Carbon, 2019, 149, 63.
20 Sun H, Zhang Y, Zhang J, et al. Nature Reviews Materials, 2017, 2(6), 17023.
21 Shi X, Zuo Y, Zhai P, et al. Nature, 2021, 591(7849), 240.
22 Vijayakumar V, Anothumakkool B, Kurungot S, et al. Energy & Environmental Science, 2021, 14(5), 2708.
23 Horev Y D, Maity A, Zheng Y B, et al. Advanced Materials, 2021, 33(41), 2102488
24 Khan Y, Thielens A, Muin S, et al. Advanced Materials, 2019, 32(15), 1905279.
25 Mohammed A, Pecht M. Applied Physics Letters, 2016, 109(18), 184101.
26 Ferri J,Fuster C P, Llopis R L, et al. Sensors, 2018, 18(10), 3313.
27 David B, Homayounfar S Z, Andrew T L. Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7(24), 7159.
28 Li P, Zhang Y K, Zheng Z J. Advanced Materials, 2019, 31(37), 1902987.
29 Vilkhu R, DeLong B, Kiourti A, et al. In: International Symposium of IEEE-Antennas-and-Propagation-Society / USNC/URSI National Radio Science Meeting. San Diego,CA, 2017, pp.213.
30 Poodt P, Knaapen R, Illiberi A, et al. Journal of Vacuum Science & Technolpgy A, 2012, 30(1), 01A142.
31 马飞祥, 丁晨, 凌中文, 等. 材料导报:综述篇, 2020, 34(1), 01114.
32 Matsuhisa N, Kaltenbrunner M, Yokota T, et al. Nature Communications, 2015, 6, 7461.
33 Jin H, Matsuhisa N, Lee S, et al. Advanced Materials, 2017, 29(21), 1605848.
34 Tian B, Yao W J, Zeng P, et al. Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7(4), 809.
35 Zhao R Q, Guo R, Xu X L, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(32), 36723.
36 Wang L, Liu J. Frontiers in Materials, 2019, 6, 303.
37 Ma F X, Lin Y, Yuan W, et al. ACS Applied Electronic Materials, 2021, 3(4), 1747.
38 Lin Y, Yuan W, Ding C, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(21), 24074.
39 王航, 王冰心, 宁新, 等. 纺织学报, 2021, 42(6), 189.
40 Ke S H, Xue Q W, Pang C Y, et al. Nanomaterials, 2019, 9(5),686.

[1]	段鹏, 彭燕, 王希玮, 韩晓桐, 王笃福, 胡小波, 徐现刚. 用于MPCVD金刚石薄膜生长的高表面质量HTHP金刚石的制备[J]. 材料导报, 2021, 35(4): 4034-4037.

[1]	Huanchun WU, Fei XUE, Chengtao LI, Kewei FANG, Bin YANG, Xiping SONG. Fatigue Crack Initiation Behaviors of Nuclear Power Plant Main Pipe Stainless Steel in Water with High Temperature and High Pressure[J]. Materials Reports, 2018, 32(3): 373 -377 .
[2]	Miaomiao ZHANG,Xuyan LIU,Wei QIAN. Research Development of Polypyrrole Electrode Materials in Supercapacitors[J]. Materials Reports, 2018, 32(3): 378 -383 .
[3]	Congshuo ZHAO,Zhiguo XING,Haidou WANG,Guolu LI,Zhe LIU. Advances in Laser Cladding on the Surface of Iron Carbon Alloy Matrix[J]. Materials Reports, 2018, 32(3): 418 -426 .
[4]	Huaibin DONG,Changqing LI,Xiahui ZOU. Research Progress of Orientation and Alignment of Carbon Nanotubes in Polymer Implemented by Applying Electric Field[J]. Materials Reports, 2018, 32(3): 427 -433 .
[5]	Xiaoyu ZHANG,Min XU,Shengzhu CAO. Research Progress on Interfacial Modification of Diamond/Copper Composites with High Thermal Conductivity[J]. Materials Reports, 2018, 32(3): 443 -452 .
[6]	Anmin LI,Junzuo SHI,Mingkuan XIE. Research Progress on Mechanical Properties of High Entropy Alloys[J]. Materials Reports, 2018, 32(3): 461 -466 .
[7]	Qingqing DING,Qian YU,Jixue LI,Ze ZHANG. Research Progresses of Rhenium Effect in Nickel Based Superalloys[J]. Materials Reports, 2018, 32(1): 110 -115 .
[8]	Yaxiong GUO,Qibin LIU,Xiaojuan SHANG,Peng XU,Fang ZHOU. Structure and Phase Transition in CoCrFeNi-M High-entropy Alloys Systems[J]. Materials Reports, 2018, 32(1): 122 -127 .
[9]	Changsai LIU,Yujiang WANG,Zhongqi SHENG,Shicheng WEI,Yi LIANG,Yuebin LI,Bo WANG. State-of-arts and Perspectives of Crankshaft Repair and Remanufacture[J]. Materials Reports, 2018, 32(1): 141 -148 .
[10]	Xia WANG,Liping AN,Xiaotao ZHANG,Ximing WANG. Progress in Application of Porous Materials in VOCs Adsorption During Wood Drying[J]. Materials Reports, 2018, 32(1): 93 -101 .

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