Bioinspired Low-Angle-Dependent Photonic Crystal Elastomer for Highly Sensitive Visual Strain Sensor

材料科学 折射率 光电子学 光子学 弹性体 光子晶体 丙烯酸酯 制作 纳米技术 聚合物 复合材料 医学 病理 单体 替代医学
作者
Jialing Tan,Juanjuan Sun,Ting Ye,Hao Liu,Jiayin Liu,Chaoxia Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (31): 41300-41309 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsami.4c06292
摘要

Photonic crystals (PCs) possess unique photonic band gap properties that can be used in the field of sensors and smart displays if modulated on the micronano structure. Both nonclose-packed (NCP) structure and high refractive index (RI) contrast of PC play important roles in response sensitivity during stretching. Herein, we constructed an NCP-structured PC strain sensor with high RI by a novel coating–etching strategy. Stretch-induced changes in structural color correspond to the strength of the force, enabling the detection of the strength of the acting force by the naked eye. The flexible 3D cross-linked network constructed by poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate and pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate) endows the sensor with excellent elasticity and robustness. The designed PC strain sensor achieves high mechanochromic sensitivity (∼8.3 nm/%, 0.02 to 4.21 MPa) and a substantial reflection peak shift (Δλ = 249 nm). More importantly, the high RI contrast (Δ n = 0.43) between CdS and polymers imparts isotropic optical properties, ensuring a broad viewing angle while avoiding misleading signals. The research provides a novel fabrication strategy to construct sensitive PC strain sensors, expanding the prospective applicability to human movement monitoring and secure message encryption.
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