導(dǎo)電水凝膠是兼具柔性和生物相容性的一類(lèi)導(dǎo)電材料,具有接近組織的含水率、可調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和導(dǎo)電性能等優(yōu)點(diǎn),在生物傳感器、力傳感器、柔性電子器件、電子皮膚等傳感領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目前,大多數(shù)水凝膠往往自身的機(jī)械性能較差,難以滿足實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜應(yīng)變環(huán)境。此外,傳感器信號(hào)采集的可靠性和準(zhǔn)確性對(duì)于材料的靈敏度要求極高。通過(guò)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和柔性絕緣網(wǎng)絡(luò)之間相互作用的精心設(shè)計(jì),使得導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)在變形過(guò)程中最大程度地對(duì)外界微小應(yīng)變作出響應(yīng),且能夠及時(shí)回復(fù),是獲得高靈敏度的重要保證。為了解決導(dǎo)電水凝膠高強(qiáng)度和高靈敏度兩者難以兼容的問(wèn)題,本研究通過(guò)對(duì)聚合物網(wǎng)絡(luò)的精心調(diào)控,獲得了一系列兼具高強(qiáng)度和高靈敏度的導(dǎo)電水凝膠。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面:發(fā)展了高強(qiáng)韌雙網(wǎng)絡(luò)間氫鍵協(xié)同作用提高應(yīng)變傳感靈敏度的方法體系。本論文設(shè)計(jì)了以丙烯酰胺和甲基丙烯酸羥乙酯的共聚網(wǎng)絡(luò)作為第一柔性網(wǎng)絡(luò),原位氧化聚合得到的聚苯胺網(wǎng)絡(luò)為第二剛性導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),組成高強(qiáng)韌導(dǎo)電雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)強(qiáng)烈的氫鍵作用,緊密地結(jié)合在一起。在外界極小應(yīng)變作用下,可同時(shí)發(fā)生變形和及時(shí)回復(fù),實(shí)現(xiàn)了高靈敏度和循環(huán)穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)控凝膠中聚... 

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【圖文】：

-1硅酸鹽納米片復(fù)合凝膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖 1.2-1 硅酸鹽納米片復(fù)合凝膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖[17]Gaharwar 等[18]用雙鍵封端的聚乙二醇和羥基磷灰石納米顆粒制備的復(fù)合水表現(xiàn)出與 Laponite 復(fù)合凝膠體系非常相似的性質(zhì)。得到的納米復(fù)合凝膠具有的斷裂伸長(zhǎng)率（2000％）和斷裂應(yīng)力（1MPa）。其中，羥基磷灰石納米顆粒離子鍵，偶極和氫鍵等非共價(jià)作用與聚乙二醇相互作用存在于共價(jià)交聯(lián)的三絡(luò)中（圖 1.2-2）。該特殊的共價(jià)和非共價(jià)交聯(lián)并存體系為凝膠提供了高拉伸伸長(zhǎng)率（2000％）以及優(yōu)異的可循環(huán)壓縮性。

in 等人[19]用聚丙烯酸、Ca2+交聯(lián)的海藻酸和納米二氧化硅納米復(fù)合水凝膠。該凝膠體系中，Ca2+交聯(lián)的海藻酸與聚納米二氧化硅依靠氫鍵與聚丙烯酸作用形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)用納米二氧化硅顯著增強(qiáng)了復(fù)合凝膠的壓縮強(qiáng)度。其中，納 wt%的復(fù)合水凝膠，壓縮強(qiáng)度可達(dá)到 9.73 MPa（未加二氧Pa，提高了 33 倍），斷裂韌性也達(dá)到了 0.55 J（原先為 0.05Wang 等[20]采用乙烯基改性二氧化硅納米顆粒用于復(fù)合凝膠的添加量降低至 1 wt%，同樣實(shí)現(xiàn)了凝膠的高強(qiáng)韌（圖 198%的壓縮應(yīng)變下不會(huì)發(fā)生破裂，表現(xiàn)出強(qiáng)大的壓縮韌性和復(fù)合水凝膠的優(yōu)異力學(xué)性能得益于其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在受到外粒作為應(yīng)力集中點(diǎn)用于耗散應(yīng)力，使得應(yīng)力在復(fù)合水凝膠表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能。


本文編號(hào)：3092996