An electrically and mechanically self-healing composite with pressure- and flexion-sensitive properties for electronic skin applications

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作者
Benjamin C. K. Tee,Chao Wang,Ranulfo Allen,Zhenan Bao
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Springer Nature]
卷期号:7 (12): 825-832 被引量:1274
标识
DOI:10.1038/nnano.2012.192
摘要

Pressure sensitivity and mechanical self-healing are two vital functions of the human skin. A flexible and electrically conducting material that can sense mechanical forces and yet be able to self-heal repeatably can be of use in emerging fields such as soft robotics and biomimetic prostheses, but combining all these properties together remains a challenging task. Here, we describe a composite material composed of a supramolecular organic polymer with embedded nickel nanostructured microparticles, which shows mechanical and electrical self-healing properties at ambient conditions. We also show that our material is pressure- and flexion-sensitive, and therefore suitable for electronic skin applications. The electrical conductivity can be tuned by varying the amount of nickel particles and can reach values as high as 40 S cm−1. On rupture, the initial conductivity is repeatably restored with ∼90% efficiency after 15 s healing time, and the mechanical properties are completely restored after ∼10 min. The composite resistance varies inversely with applied flexion and tactile forces. These results demonstrate that natural skin's repeatable self-healing capability can be mimicked in conductive and piezoresistive materials, thus potentially expanding the scope of applications of current electronic skin systems. A supramolecular polymer with embedded nanostructured Ni particles shows mechanical and electrical self-healing capabilities as well as piezoresistive properties, making it a good candidate for electronic skin applications.
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