中科院物理所研制出非晶合金皮膚
20世紀(jì)70年代，電子皮膚的概念就已出現(xiàn)在很多科幻作品中。電子皮膚在智能機(jī)器人、仿生假肢、健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有巨大應(yīng)用前景，科學(xué)家對(duì)其不斷進(jìn)行探索。電子皮膚的基本單元是柔性應(yīng)變傳感器，然而現(xiàn)有的應(yīng)變敏感材料，由于導(dǎo)電性差、能耗高、制作工藝復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，限制了電子皮膚的實(shí)際應(yīng)用。因此，尋找新型應(yīng)變傳感材料迫在眉睫。 GA7u5D" 0
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金屬合金是人類(lèi)最早且至今仍在日常生活中使用的最廣泛的材料之一。然而，晶體金屬合金的彈性極限范圍很小，一般金屬合金材料的彈性極限遠(yuǎn)小于<0.5%，這是金屬材料應(yīng)用在電子皮膚領(lǐng)域最大的短板�？焖偌彼倮鋮s是制備新型合金材料的現(xiàn)代方法，這種方法可將金屬液體無(wú)序的原子結(jié)構(gòu)保留下來(lái)，得到的非晶合金材料可以極大地提高其彈性極限范圍，高達(dá)>2%，是一般合金材料的幾十倍。非晶合金又能將金屬優(yōu)良的導(dǎo)電性也較好地保留下來(lái)。利用非晶合金材料這些特性，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）極端條件實(shí)驗(yàn)室研制了一種新型柔性高性能應(yīng)變傳感器——非晶合金皮膚。相關(guān)研究工作以Flexible strain sensors with high performance based on metallic glass thin film為題，發(fā)表在Applied Physics Letters上。 OAY8,C=M
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非晶合金皮膚是通過(guò)離子束濺射方法將ZrCuNiAl等非晶合金薄膜直接生長(zhǎng)在柔性塑料（PC）襯底上得到的。非晶合金傳感器柔性好（彎曲角>180˚）見(jiàn)圖1a，通過(guò)對(duì)薄膜厚度的調(diào)控可以視覺(jué)上變得“透明”（圖1c）。對(duì)該傳感器進(jìn)行的壓阻效應(yīng)測(cè)試結(jié)果表明，非晶合金皮膚保留了金屬材料高電導(dǎo)率（>5000 S cm-1）、且電阻與應(yīng)變之間有完美的線性關(guān)系、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)晶態(tài)金屬材料相比，彈性范圍有很大的提高（室溫下的理論彈性極限為4.2%）（圖2）。圖2顯示，非晶合金皮膚甚至可以用來(lái)靈敏地監(jiān)測(cè)手指彎曲程度。此外，該傳感器有極小的電阻溫度系數(shù)（9.04×10-6 K-1）（圖3），明顯的抗菌性等特點(diǎn)（圖4）。此外，非晶柔性應(yīng)變傳感器制備方法簡(jiǎn)單，制造成本低。利用非晶合金柔性應(yīng)變傳感器這些獨(dú)特性質(zhì)，有望推動(dòng)電子皮膚的早日實(shí)際應(yīng)用，也為非晶合金材料的應(yīng)用開(kāi)辟新途徑。 .?70=8{
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[attachment=79811] "zXGp7Q'# 圖1.（a）金屬合金皮膚的光學(xué)照片。（b）XRD和TEM表明它的無(wú)序原子結(jié)構(gòu)。（c）“透明”的非晶合金皮膚。（d）非晶合金皮膚的透光率隨厚度的變化。 B6(h7~0(< *|@+rbjVC [attachment=79810] !>q ?dhw@
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