具有多感官功能的多维可贴合IL-PANSion技术，适用于软体设备应用

《Advanced Fiber Materials》：Multidimensional Conformable IL-PANSion with Multisensory Capabilities for Soft Device Applications

新型离子液体增强聚丙烯腈/硝酸银复合材料（IL-PANSion）通过空气纺丝、二维打印及三维注塑实现多样化加工，兼具超高拉伸性（650%持续变形）、自愈能力及多模态传感特性（应变、温度、近红外辐射、有机溶剂检测），应用于软机器人自主路径规划与气体识别，并实现3D结构内流体实时监测，为智能可穿戴设备与基础设施提供新方案。

　　

摘要

为先进的智能机器配备类似人类的神经系统需要新型传感材料，这些材料能够适应复杂的多维结构并进行贴合式集成。在这里，我们介绍了一种离子液体增强的聚丙烯腈/AgNO₃配方（IL-PANSion）——该配方可以制成多种形式，包括空气纺丝纤维、多材料2D打印层和3D注塑网络。通过利用室温下的空气纺丝技术，IL-PANSion纤维能够实现高拉伸应变（高达传统聚丙烯腈纤维的300倍），并在空气中长时间保持超过650%的延展性。这种材料具有强大的超分子网络结构，能够自我修复，在受损后迅速恢复机械完整性和导电性。除了具备机械应变传感功能（灵敏度系数为4.41）外，IL-PANSion还能检测温度变化（温度系数为1.75°C^?1）、近红外辐射和有机溶剂，所有这些功能都集中在一个平台上。通过将基于IL-PANSion的传感器集成到软体机器人系统中，我们展示了自主路径规划能力和对有机气体的准确识别能力。此外，该材料还可以贴合填充或涂覆在3D结构上，形成中空管状传感器，从而实现内部流体流动和压力的实时监测——这是迈向仿生“器官级”传感的重要一步。这些发现展示了IL-PANSion的多功能性以及其多模态、自修复传感特性，使其成为下一代可穿戴健康监测设备、软体机器人皮肤和需要集成体积传感的智能基础设施的理想候选材料。

图形摘要