设计用于温度和长波红外传感的高级BTS材料

材料科学家经常受到大自然的启发，因此使用生物化合物作为设计先进材料的线索。可以模仿人造材料中的分子结构和功能图案，为各种功能提供蓝图。在ScienceAdvances的一份新报告中，TaeHyunKim与美国和韩国的加州理工学院和三星高级技术学院的研究团队创造了一种柔性仿生热传感聚合物，缩写为BTS，他们将其设计用于模拟果胶的离子传输动力学;植物细胞壁成分。

研究人员使用了一种通用的合成程序，并将聚合物的特性设计为具有弹性、柔韧性和可拉伸性。这种柔性聚合物的性能优于最先进的温度传感材料，如氧化钒。尽管存在机械变形，但集成热传感器的材料在15°至55°摄氏度之间显示出高灵敏度和稳定的功能。柔性BTS聚合物的特性使其非常适合绘制跨时空的温度变化图，并促进与各种应用相关的宽带红外光电检测。

用果胶开发的全有机电子材料

有机电子材料由于具有成本效益和多功能性，是传统硅基微电子产品的有竞争力的替代品。材料科学家寻求在分子水平上调整此类材料的特性，以用于具有柔韧性和弹性等特定特性的可穿戴和可植入设备的一系列传感应用。目前，对全有机电子器件的需求不断增加，以形成一系列柔软的活性材料。例如，有机热传感器适用于远程医疗保健和机器人技术，尽管有其局限性。

因此，研究人员通过最近对果胶的研究，寻求使用相对简单的支架开发具有高热响应和柔韧性的有机材料;由结构和功能复杂的多糖组成的植物细胞壁成分。由于使用果胶作为传感元件开发的设备在结构上不稳定，因此Kim及其同事引入了一种新型、灵活的仿生热传感(BTS)聚合物，其生物灵感来自于果胶的结构和功能基序。研究人员使用一种多功能的活性自由基聚合方法来设计具有固有机械稳定性和柔韧性的结构，适用于有机电子材料。

设计灵活的BTS(仿生热传感)聚合物

科学家们通过将复杂的果胶结构简化为具有蛋盒复合物的更简单的主链，并为聚合物增加了机械稳定性，从而创造了聚合物结构。该团队通过使用凝胶渗透色谱和核磁共振测量验证了嵌段共聚物的结构成分。该团队将二价钙离子添加到灵活的BTS聚合物溶液中，以显示离子交联网络。

他们使用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱监测该过程，以了解薄膜形成的行为，其中特征峰表示设计聚合物的结构。他们改变了离子的浓度以进一步研究薄膜的功能。

温度测绘和宽带长波红外(IR)传感应用

研究小组接下来研究了柔性BTS聚合物复合材料在温度测绘和长波红外光电探测方面的潜力。他们通过首先创建一个带有均匀间隔传感器的柔性温度传感片来实现这一点。他们观察到高温响应和灵活性，为各种工业应用提供了机会，例如电池、易腐烂物品和需要三维表面的可穿戴温度计。

该团队还开发了一种非制冷长波红外传感器，用于检测宽光谱范围内的热辐射。为实现这一目标，他们通过热传导减少了热损失，并将电极设计在聚酰亚胺薄膜上。研究人员进一步研究了传感器的光谱响应度，并在室温下检测到红外发射物体。

外表

通过这种方式，TaeHyunKim及其同事提出了一种仿生方法来设计用于有机电子产品的热响应聚合物。该材料的功能图案允许开​​发具有外部高热响应和低传感分辨率的嵌段共聚物。这些传感器可以整合到医疗和保健仪器中，以无创方式监测精确的病理生理压力，包括体内平衡、感染和炎症。

这项研究的结果将导致技术仪器的进一步改进，以及功能改进的全有机电子设备的开发，超越无机电子设备。

更多信息：TaeHyunKim等人，用于温度和长波红外传