發(fā)布時間：2021-07-09 20:57

　　導(dǎo)電高分子復(fù)合材料（CPCs）是將聚合物與各種導(dǎo)電物質(zhì)通過一定的方式復(fù)合而成,具有良好的導(dǎo)電性,可拉伸性,易加工等優(yōu)點。CPCs能通過導(dǎo)電通路的變化將機械變形轉(zhuǎn)化為電信號,被廣泛應(yīng)用于柔性應(yīng)變傳感器中。本文中,為獲得兼具工作應(yīng)變范圍大與靈敏度高的應(yīng)變傳感材料,我們以炭黑（CB）、碳納米管（CNT）為導(dǎo)電填料,熱塑性聚氨酯（TPU）、聚（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）（SBS）作彈性體,利用同軸濕法紡絲方法制備了皮芯、多孔結(jié)構(gòu)的柔性纖維。詳細探究了纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和應(yīng)變響應(yīng)性能,具體內(nèi)容如下:1、TPU-CB/TPU導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備及性能研究（1）以TPU為彈性基體,低維度的CB作為導(dǎo)電填料,通過簡單的同軸濕法紡絲制備具有皮芯、多孔結(jié)構(gòu)的柔性復(fù)合纖維,形態(tài)表征顯示,TPU-CB/TPU導(dǎo)電復(fù)合纖維含有純TPU組成的絕緣內(nèi)層（彈性層）和CB/TPU組成的導(dǎo)電外層（敏感區(qū)）兩層結(jié)構(gòu)。纖維導(dǎo)電外層CB分散均勻,形成了良好的CB導(dǎo)電通路。研究了纖維內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的形成機制以及孔徑尺寸。通過調(diào)控實驗參數(shù)（主要是導(dǎo)電填料的含量）,實現(xiàn)對多孔纖維傳感性能的調(diào)控。（2）應(yīng)變響應(yīng)測試表明,TPU-20CB/TPU... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于平行微裂紋的高靈敏度和可拉伸應(yīng)變傳感器的制備過程[51]

1緒論6以及出色的各向異性應(yīng)變傳感性能，在平行或垂直于纖維取向的情況下，最大GF分別為180和0.3。由兩個正交堆疊的ACNF膜組成的交叉折疊式ACNF應(yīng)變傳感器還可以準確地區(qū)分作用在不同角度的面內(nèi)應(yīng)變。圖1.2應(yīng)變傳感器的力電行為[52]Figure1.2Themechanicalandelectricalbehaviorofstrainsensor[52]1.4.2壓縮敏感行為Peng等[53]將纖維素懸浮液（CNF），氧化碳納米管（OCNTs）和石墨烯（GO）的混合物定向凝固并冷凍干燥，以獲得層狀結(jié)構(gòu)的OCNT/GO-CNF氣凝膠，在流動的氮氣中對OCNT/GO-CNF進行退火得到CNT/rGO-CNF碳氣凝膠（如圖1.3所示）。對其壓縮測試發(fā)現(xiàn)，該材料具有極高的可壓縮性（高達95%的應(yīng)變），高靈敏度和超低的壓力檢測極限（0.875Pa），且電阻值在壓縮時顯著減小，釋放時立即增加，展現(xiàn)出一個壓縮負響應(yīng)。在壓縮過程中，碳層之間的接觸面積應(yīng)迅

1緒論7速增加，從而導(dǎo)致電阻線性下降。多循環(huán)壓縮測試中，該壓敏傳感器展現(xiàn)了出色的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性（50,000個循環(huán)中94.6%的高度保持力）。該報道中所制備的壓敏傳感器還可以捕獲由人體運動引起的生物信號。圖1.3CNT/rGO-CNF氣凝膠的制備示意圖:（a）OCNT/GO溶液；（b）CNF溶液；（c）均勻OCNT/GO/CNF溶液；（d）冷凍鑄造；（e）冷凍干燥制備OCNT/GO-CNF氣凝膠；（f）退火得到CNT/rGO-CNF碳氣凝膠[53]Figure1.3TheCNT/rGO-CNFaerogel:(a)OCNT/GOsolution;(b)CNFsolution;(c)homogeneousOCNT/GO/CNFsolution;(d)freezecasting;(e)preparationofOCNT/GO-CNFaerogelbyfreeze-drying;(f)CNT/rGO-CNFcarbonaerogelwasobtainedbyannealing[53]Ding等[54]將所制備的氧化石墨烯納米電沉積在PU海綿的骨架上，然后用肼對GONRs-PU海綿進行化學還原，得到聚氨酯基柔性石墨烯納米帶（GNRs-PU）海綿。所制備的GNRs-PU海綿具有具有三維骨架結(jié)構(gòu)和高的孔隙率，同時復(fù)合海綿具有出色的機械性能，電子導(dǎo)電性，化學功能性和親脂疏水性，而且GNRs-PU海綿在不同的壓縮應(yīng)變下表現(xiàn)出良好的線性I-V特性。Wang等[55]使用碳化硅防水砂紙作為模板，旋涂上聚二甲基硅氧烷（PDMS）以形成不規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)，然后在圖案化的PDMS頂部上旋涂導(dǎo)電PEDOT/PSS層來構(gòu)建不規(guī)則的微峰結(jié)構(gòu)的壓力傳感器。該壓敏傳感器在壓縮敏感測試中，不

【參考文獻】：
期刊論文
[1]導(dǎo)電高分子復(fù)合材料[J]. 張迪.  科技資訊. 2016(16)
[2]Tunable piezoresistivity of nanographene films for strain sensing[J].   Science Foundation in China. 2015(04)



本文編號：3274486