Preparation and Application of Cartilage Structure‐Inspired High Robust Solid‐State Ionic Conductive Elastomer in Pressure Sensor Arrays

材料科学 弹性体 导电体 离子键合 固态 压力传感器 纳米技术 复合材料 高分子科学 离子 工程物理 机械工程 有机化学 工程类 化学
作者
Zequan Li,Xiwei Xu,Jiamin Liu,Fangyan Ou,Changsheng Wang,Fuqi Wang,Jingjing Tang,Z. Fu,Wenyu Pan,Ting Xie,Qihua Liang,Wei Gao,Shuangliang Zhao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202520267
摘要

Abstract Solid‐state ion‐conductive elastomers, vital components of flexible electronics, face challenges in simultaneously improving mechanical robustness and ionic conductivity. Inspired by cartilage architecture, this study proposes a synergistic strategy combining multi‐crosslinking and fluorine effects. A solid‐state ion‐conductive elastomer is developed by incorporating lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) into a fluorinated multi‐crosslinked polyurethane matrix. Owing to synergistic network interactions and fluorine effects, it exhibited excellent performance, including tensile strength of 3.74 MPa, toughness of 26.72 MJ m −3 , ionic conductivity of 3.57 × 10 −4 S cm −1 , outstanding environmental stability with conductivity variation < 5% after 60 days at room temperature, and 88% self‐healing efficiency. Flexible pressure sensors based on this conductor showed high sensitivity (2586 kPa −1 ), rapid response/recovery (40/120 ms), and ultralow detection threshold (40 Pa). By integrating the pressure sensor into dance mats, chessboards, handwriting recognition, and road condition recognition systems, precise tactile positioning and road condition sensing can be achieved. Moreover, pressure sensor arrays coupled with machine learning achieved 99.76% accuracy in distinguishing multiple sitting postures. In addition, the recycling and reuse of polyurethane elastomers with LiTFSI are realized through a solvent recovery method. This work demonstrates that high‐performance solid‐state ion‐conductive elastomers offer innovative solutions and practical pathways for advancing sustainable flexible electronics.
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