中國粉體網(wǎng)訊  隨著電子元器件及消費(fèi)類電子產(chǎn)品向著小型化、智能化和可穿戴方向發(fā)展，要求基于高密度電子封裝的微納器件須具備柔性及可延展化等特點(diǎn)，以促進(jìn)人與信息的高效交換，這對構(gòu)成器件的導(dǎo)電基元材料提出了更加嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。除了滿足基本的電氣互聯(lián)外，導(dǎo)電基元材料還需具備優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度、壓阻特性以及循環(huán)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。因此，將納米尺度的導(dǎo)電基元進(jìn)行合理、有效的宏量組裝，是未來制備高性能柔性電子器件的發(fā)展趨勢，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。

　　近年來，基于一維碳納米管（CNT）材料和零維金屬納米顆粒雜化的三維結(jié)構(gòu)材料制備的柔性或彈性電子器件因兼?zhèn)鋬?yōu)良的電性能、機(jī)械柔韌性和壓阻特性等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。如何有效地提高三維雜化材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和應(yīng)變靈敏性，發(fā)展可實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)變式傳感器（Strain-gauge Sensors）吸引了眾多科研工作者的關(guān)注。

　　針對此問題，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)材料研究中心研究員孫蓉、副研究員張國平和博士研究生趙松方等組成的科研團(tuán)隊(duì)針對三維雜化材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組裝方面開展了系列研究工作，以期獲得卓越性能三維碳納米管基結(jié)構(gòu)材料。研究人員首先采用超支化聚縮水甘油醚(HPG)作為橋梁，通過酯化反應(yīng)將酸化的氮摻雜碳納米管（N-CNTs）以酯鍵形式進(jìn)行連接，同時(shí)以HPG為模板吸附Ag+，原位還原得到共價(jià)鍵連接的N-CNTs/Ag雜化材料，借助冰模板法和冷凍干燥技術(shù)制備出共價(jià)鍵鏈接的三維N-CNTs/Ag柔性海綿，且內(nèi)部孔徑大小可調(diào)。共價(jià)鍵設(shè)計(jì)賦予該三維材料優(yōu)異的力學(xué)性能以及多次循環(huán)形變下的穩(wěn)定性，均勻分散的銀納米顆�？娠@著提高電荷在形變條件下的傳輸通道和器件靈敏度（Carbon,2015, 86, 225-234）。在以上工作基礎(chǔ)上，通過多級微觀結(jié)構(gòu)和金字塔狀模具設(shè)計(jì)，制備基于N-CNTs/Ag導(dǎo)電基元的金字塔狀三維結(jié)構(gòu)材料；同時(shí)根據(jù)逾滲理論，通過調(diào)節(jié)雜化導(dǎo)電基元與粘合劑的比例，實(shí)現(xiàn)該三維結(jié)構(gòu)材料在應(yīng)變作用下電阻突變。當(dāng)其在3%形變條件下，應(yīng)變式傳感器的GF值高達(dá)15（ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 22823-22829）。近來，基于氮摻雜碳納米管和金屬納米粒子的協(xié)同效應(yīng)并通過層層自組裝（LbL）技術(shù)在聚氨酯（PU）海綿骨架上成功制備了三維多孔氮摻雜碳納米管基雜化材料(CHAs)。研究結(jié)果表明制備的CHAs在多次循環(huán)形變過程中具有優(yōu)異的電阻穩(wěn)定性和高的導(dǎo)電性，同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)測人體運(yùn)動(dòng)模式差別，如彎曲速度、彎曲程度、狀態(tài)保持時(shí)間等。該制備方法具有普適性，可以發(fā)展不同維度雜化的三維多孔材料以滿足器件制備對不同功能材料的需求。（ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7 (12), 6716–6723）。

　　以上研究和前期該團(tuán)隊(duì)在三維雜化結(jié)構(gòu)材料組裝及應(yīng)用研究中取得的一系列成果均由深圳先進(jìn)院獨(dú)立完成。該研究先后得到國家自然科學(xué)基金（Grant No. 21201175）、廣東省引進(jìn)創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)（No.2011D052）、深圳市孔雀計(jì)劃團(tuán)隊(duì)(KYPT20121228160843692)等項(xiàng)目的資助。

基于CNT/金屬納米顆粒雜化的三維結(jié)構(gòu)材料的制備和應(yīng)變式傳感器性能研究