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基于鎵基液態(tài)金屬的彈性聚合物在智能傳感器、智能座艙、軟體機(jī)器人、可穿戴設(shè)備和人機(jī)界面等多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)液態(tài)金屬?gòu)椥泽w（LME）由于液態(tài)金屬密度偏大，存在液態(tài)金屬沉降的問(wèn)題，降低了LME的性能，增加了LME的成本，無(wú)法滿(mǎn)足新能源汽車(chē)智能座艙離手監(jiān)測(cè)、人機(jī)交互等應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際需求。

圖2.仿石榴果實(shí)的LMEP制備圖及其性能表征。（a）石榴果實(shí)光學(xué)照；（b）石榴果實(shí)結(jié)構(gòu)圖；（c）LME和LMEP制備流程圖；（d）fPPs=20%時(shí)，不同液態(tài)金屬體積分?jǐn)?shù)下LMEP的電阻值；（e）LMEs和LMEPs的介電常數(shù)曲線(xiàn)圖；（f）fPPs=30%時(shí)，不同液態(tài)金屬體積分?jǐn)?shù)下LMEP的熱導(dǎo)率

張東光副教授課題組通過(guò)模仿石榴果實(shí)結(jié)構(gòu)（圖2a、b），將具有阻塞效應(yīng)的聚二甲基硅氧烷顆粒（PPs）引入傳統(tǒng)液態(tài)金屬?gòu)椥泽w（LME）中，研發(fā)了一種低成本、低密度、無(wú)沉降的液態(tài)金屬?gòu)椥泽w（LMEP）高性能柔性傳感器。PPs降低了創(chuàng)建導(dǎo)電路徑所需的負(fù)載，從而降低了相對(duì)于LME的密度和成本。令人驚訝的是，粒子在固化LMEP之前滲透到導(dǎo)電路徑，但在LME中沒(méi)有。通過(guò)改變LM顆粒、聚二甲基硅氧烷預(yù)聚體和PPs的體積分?jǐn)?shù)，研究了LMEP的介電常數(shù)、電導(dǎo)率和導(dǎo)熱系數(shù)，并提出了最佳配比的LMEP。此外，還演示了用于可穿戴電子設(shè)備的基于lmep的傳感器和電路。該傳感器在新能源汽車(chē)智能座艙領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

圖3.不同襯底上的LMEP柔性電路（a）PDMS襯底；（b）Ecoflex襯底；（c）特氟龍板和特氟龍膠帶

張東光副教授，博士畢業(yè)于吉林大學(xué)，2018-2019年國(guó)家公派赴美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)交流，主要從事新能源汽車(chē)柔性傳感器及智能監(jiān)測(cè)等方面的研究。主持承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、山西省科技重大專(zhuān)項(xiàng)等科研項(xiàng)目，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文20余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利30余件。