可穿戴式柔性电子应变传感器基底材料

      可穿戴式柔性电子应变传感器
      传统的电子应变传感器大多基于金属和半导体材料，其便携性、柔韧性和穿戴特性差。目前许多性能优良的商业化聚合材料都可以用来作为柔性基底，构建柔性电子应变传感器，例如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、聚乙烯（PE）和聚氨酯（PU）等。柔性基底在应用时由许多形变类型并具有能量储存和收集的作用，其中常见的形变类型有弯曲、塑性、单轴拉伸、双轴拉伸以及射线妆拉伸。在制备过程中，为了使器件具有拉伸性能，通常采用的处理方法有：（1）将柔性基地做成薄的薄膜;  （2）将弹性体或聚合物做成网状结构；（3）将柔性电路与基底聚合物贴合拉伸。

      聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为柔性电子传感器常材料主要是因为其具有以下优点：第一，杨氏模量低，具有很好的柔韧性和拉伸性；第二，耐腐蚀性强，在广泛的使用温度范围内具有很好的透明性和稳定性，可用于大面积透明柔性电子器件或者热稳定性器件的基底材料；第三容易与电子材料相结合，使电子材料同定于其表面，并且可以根据需要将PDMS制备成具有一定几何形状的结构来提高其延展性能，满足共平面结构要求；第四，制备过程简单易操作。
      聚酰亚胺同样是一种性能优异的柔性电子器件基底材料。它不仅具有出色的稳定性、绝缘性和机械性质，且其耐温性能比较好，可以适应较大范围内的温度变化，同时还具有很好的抗腐蚀性．此外，聚酰亚胺薄膜具有超强的可弯曲能力，即使超薄的聚酰亚胺薄膜在较大的机械压力下也不会产生物理损坏，使其成为柔性电子传感器件的优选基底材料引．此外，还有更多的柔性基底材料被用于电子应变传感器的实际应用中．例如，聚乙烯(PE)和聚对笨二甲酸乙二醇酯(PET)也是常用的柔性电子传感器件的基底材料，利用超薄(1μm)的PE基底制备的超轻塑料电子传感器件可以将弯曲半径减少5μm，并可以像纸张一样褶皱和重复弯曲。
      介电材料，又称电介质，是电的绝缘材料。柔性电子场效应晶体管的介电材料一般为传统的弹性材料，例如PDMS等。为了满足现代晶体管和电容式触觉传感器的可拉伸需求，开发具有较高介电常数（k）、较低漏电流、更高偶极密度、更大电流密度、更大能量密度和快速放电以及较低损耗的介电材料，进而将这些材料通过旋、喷涂、或浸涂等方式制备成为柔性电子器件的介电层成为研究热点。目前，获得具有高介电常数的介电材料主要从以下几个角度出发：一是化学结构的设计；二是添加无机纳米粒子；三是填充导电材料。最常见的几种柔性应变传感器的活性材料包括：碳纳米管基活性材料、石墨烯基活性材料、弹性复合结构活性材料。