[发明专利]涤纶/氮化硼/聚吡咯复合导电纤维及纤维基神经突触晶体管器件

说明书

本发明提供了一种涤纶/氮化硼/聚吡咯复合导电纤维及纤维基神经突触晶体管器件。该神经突触晶体管包括相互交叉设置的源漏极和栅极，以及设置于交叉点之间的凝胶电解液；源漏极和栅极采用PET/BN/PPy复合导电纤维，该复合导电纤维是先在涤纶表面浸渍BN，然后将吡咯在其表面原位聚合生长，得到三维网状和线状结构的导电高分子复合纤维柔性电极材料。这种纤维基神经突触晶体管器件具有柔软透气，生物相容性好，集成方式多样化的优点。其主要在脑机接口，仿生神经、可穿戴与植入式技术等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，尤其涉及一种涤纶/氮化硼/聚吡咯复合导电纤维及纤维基神经突触晶体管器件。

背景技术

为了摆脱冯·诺依曼架构的瓶颈，受生物神经启发而演化的人工神经突触器件获得了广泛关注，研究者们首次在1994年实现了一种非易失性忆阻器，经过数十年的发展，忆阻器在人工神经网络得到了快速发展。但其缺点是不能同时实现信号监测和自我学习的人工神经网络功能。突触可塑性的调节是模拟生物神经系统的关键，因此为了同时实现信号监测和自我学习功能，需要模拟人工神经网络的突触可塑性。突触结构是神经元间发生信息传递的关键部位，是人脑认知行为的基本单元，因此使用晶体管来模拟神经突触对于神经形态工程具有重要的意义。

现有的突触晶体管多采用金属氧化物半导体制备，例如专利CN111430477A公开了一种光电突触晶体管及其制作方法、神经处理系统，包括：基底；栅极，设置于基底之上；栅介质层，设置于栅极之上；源电极、漏电极分别设置于栅极的两侧，且源电极、漏电极分别在栅极的一侧上沿着栅极的侧壁延伸至基底之上；沟道层，设置于栅介质层之上，且沟道层设置于源电极和漏电极之间；栅介质层设置于源电极和漏电极之间，栅极采用铟镓锌氧化物或氧化锌或铟锡氧化物制成。专利CN112951925A公开了一种突触晶体管及其制备方法，管包括从下到上依次设置的基板、栅电极、绝缘层和有源层；所述有源层上设置有源电极和漏电极；所述绝缘层的材料包括固态电解质和纳米纤维。纳米纤维具有独特的载流子传输特性，可以为质子的迁移提供通道，将其与固态电解质用于制备突触晶体管的绝缘层，有利于提高晶体管的突触特性。虽然上述突触晶体管能够实现突触可塑性，但其源漏极材料均采用半导体金属及其氧化物类材料，柔性和透气性较差，不便于集成和穿戴，因此应用场景受到限制。

随着智能织物可穿戴应用的逐步发展，纤维基有机电化学晶体管的制备逐渐受到广泛关注，但是现有技术制备的导电纤维应用于突触晶体管时，存在突触可塑性不佳的问题，因此纤维基突触晶体管还较少见。

有鉴于此，有必要设计一种改进的涤纶/氮化硼/聚吡咯复合导电纤维及纤维基神经突触晶体管器件，以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种涤纶/氮化硼/聚吡咯复合导电纤维及纤维基神经突触晶体管器件，解决纤维基晶体管突触可塑性差、无法同时实现自我监测和信号学习功能的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种涤纶/氮化硼/聚吡咯复合导电纤维，通过以下步骤制备：

S1.将涤纶纤维在氮化硼溶液中浸渍吸附，得到PET/BN纤维；

S2.将所述PET/BN纤维置于吡咯单体溶液中，浸润后，在冰浴条件下滴加酸性硝酸铁溶液，反应预设之间后取出清洗、干燥，得到PET/BN/PPy复合导电纤维。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述吡咯单体溶液中还包括蒽醌-2-磺酸钠盐表面活性剂。

作为本发明的进一步改进，所述吡咯单体溶液中蒽醌-2-磺酸钠盐的浓度为0.8-1.5g/L；吡咯单体的浓度为1-2g/L。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述酸性硝酸铁溶液中添加有掺杂剂二水合5-磺基水杨酸。

作为本发明的进一步改进，所述二水合5-磺基水杨酸与九水硝酸铁的摩尔比为1:(0.8-1.2)。