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Standing Enokitake-like Nanowire Films for Highly Stretchable Elastronics
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-09-18 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.8b05019 Yan Wang , Shu Gong , Stephen J. Wang 1 , Xinyi Yang , Yunzhi Ling , Lim Wei Yap , Dashen Dong , George P. Simon , Wenlong Cheng 2
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-09-18 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.8b05019 Yan Wang , Shu Gong , Stephen J. Wang 1 , Xinyi Yang , Yunzhi Ling , Lim Wei Yap , Dashen Dong , George P. Simon , Wenlong Cheng 2
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Stretchable electronics may enable electronic components to be part of our organs—ideal for future wearable/implantable biodiagnostic systems. One of key challenges is failure of the soft/rigid material interface due to mismatching Young’s moduli, which limits stretchability and durability of current systems. Here, we show that standing enokitake-like gold-nanowire-based films chemically bonded to an elastomer can be stretched up to 900% and are highly durable, with >93% conductivity recovery even after 2000 stretching/releasing cycles to 800% strain. Both experimental and modeling reveal that this superior elastic property originates from standing enokitake-like nanowire film structures. The closely packed nanoparticle layer sticks to the top of the nanowires, which easily cracks under strain, whereas the bottom part of the nanowires is compliant with substrate deformation. This leads to tiny V-shaped cracks with a maintained electron transport pathway rather than large U-shaped cracks that are frequently observed for conventional metal films. We further show that our standing nanowire films can serve as current collectors in supercapacitors and second skin-like smart masks for facial expression detection.
中文翻译：
用于高度可拉伸的电子学的立式类似Enokitake的纳米线薄膜
可伸缩的电子设备可以使电子组件成为我们器官的一部分，这是将来可穿戴/可植入生物诊断系统的理想选择。关键挑战之一是由于杨氏模量不匹配导致软/硬材料界面失效，这限制了当前系统的可拉伸性和耐用性。在这里，我们显示了化学键合到弹性体上的直立的类似酚醛清漆的金纳米线基薄膜可以拉伸到900％，并且非常耐用，即使在经过2000次拉伸/释放循环达到800％应变后，电导率也可以恢复到93％以上。实验和模型均表明，这种优异的弹性特性源自于站立的类似enokitake的纳米线薄膜结构。紧密堆积的纳米颗粒层粘在纳米线的顶部，在应变作用下很容易破裂，纳米线的底部与基板变形相适应。这会导致微小的V形裂纹具有保持的电子传输路径，而不是通常的金属膜通常会观察到的大的U形裂纹。我们进一步证明，我们的立式纳米线薄膜可以用作超级电容器中的集电器和用于面部表情检测的第二种类似皮肤的智能口罩。
更新日期：2018-09-18
中文翻译：
用于高度可拉伸的电子学的立式类似Enokitake的纳米线薄膜
可伸缩的电子设备可以使电子组件成为我们器官的一部分，这是将来可穿戴/可植入生物诊断系统的理想选择。关键挑战之一是由于杨氏模量不匹配导致软/硬材料界面失效，这限制了当前系统的可拉伸性和耐用性。在这里，我们显示了化学键合到弹性体上的直立的类似酚醛清漆的金纳米线基薄膜可以拉伸到900％，并且非常耐用，即使在经过2000次拉伸/释放循环达到800％应变后，电导率也可以恢复到93％以上。实验和模型均表明，这种优异的弹性特性源自于站立的类似enokitake的纳米线薄膜结构。紧密堆积的纳米颗粒层粘在纳米线的顶部，在应变作用下很容易破裂，纳米线的底部与基板变形相适应。这会导致微小的V形裂纹具有保持的电子传输路径，而不是通常的金属膜通常会观察到的大的U形裂纹。我们进一步证明，我们的立式纳米线薄膜可以用作超级电容器中的集电器和用于面部表情检测的第二种类似皮肤的智能口罩。
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