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软离子器件力学:从原理到应用

离子导体

载流子:离子

  • 高可拉伸性
  • 高透明度
    • 水凝胶
    • ITO(氧化铟锡)
    • 碳纳米管(CNT)
    • 银纳米线(AgNW)
    • 石墨烯(Graphene)
  • 较小的电阻-应变依赖性

长方体,初始长度 \(l_0\),横截面积 \(A_0\),初始电阻 \(R_0 = \rho \frac{l_0}{A_0}\)

拉伸到长度 \(l\),横截面积 \(A\). 由 \(A_0 l_0 = A l\),记拉伸比 \(\lambda = \frac{l}{l_0} = \frac{A_0}{A}\),则

\[ R = \rho \frac{l}{A} = \rho \frac{\lambda l_0}{A_0 / \lambda} = \lambda^2 R_0. \]

水凝胶

最常用 PAAm hydrogel: 聚丙烯酰胺水凝胶

制备:

  • 单体(momomer):丙烯酰胺(AAm)
  • 交联剂(crosslinker):N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)
  • 引发剂(initiator):过硫酸铵(APS)

引发剂把单体和交联剂的双键打开

龚:双网络水凝胶

介电高弹体

举例

人工肌肉

  • 扬声器

液压驱动介电驱动器

离子皮肤

纳米摩擦发电机