柔性仿生纖維的多孔構(gòu)筑及外場響應(yīng)行為研究
發(fā)布時(shí)間：2021-07-11 15:31
近來,人們在柔性電子領(lǐng)域取得了令人激動的進(jìn)步,并即將給人們的生產(chǎn)和生活帶來一場革命。然而,由于敏感材料在復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境中可持續(xù)性差等原因,對柔性裝置的構(gòu)造和制備提出了很大挑戰(zhàn)。通過學(xué)習(xí)自然,研究者可以開發(fā)各種適應(yīng)環(huán)境的微觀結(jié)構(gòu),及構(gòu)建材料多級結(jié)構(gòu)可是解決材料和工程技術(shù)局限性的新思路。本論文中,受北極熊毛發(fā)獨(dú)特的中空多孔結(jié)構(gòu)啟發(fā),我們制備并研究了可用于人體運(yùn)動監(jiān)測,自保暖的纖維基柔性織物。我們采用溶液紡絲,超聲分散和原位化學(xué)還原的方法制備了熱塑性聚氨酯（TPU）/碳納米管（CNTs）,及不同直徑的純TPU纖維和銀納米顆粒（Ag NPs）/聚多巴胺（PDA）/CNTs/TPU-TPU柔性導(dǎo)電高分子復(fù)合纖維,研究了它們的外場響應(yīng)行為,得到的主要研究結(jié)論如下:1、CNTs/TPU導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備及外場響應(yīng)行為研究（1）利用N-N二甲基甲酰胺（DMF）溶解TPU顆粒,使用單軸溶液紡絲法制備TPU彈性纖維,通過超聲法將CNTs固定在TPU纖維表面,制得CNTs/TPU導(dǎo)電復(fù)合纖維。（2）對純TPU纖維和CNTs/TPU纖維的表面及斷面的微觀形貌進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)纖維內(nèi)部存在微孔結(jié)構(gòu),孔徑分布在0.8...
【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：96 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
受蜘蛛腿啟發(fā)的裂縫應(yīng)變傳感器[50]
1緒論4材的表面或內(nèi)部，通過長納米結(jié)構(gòu)之間的緊密連接生成隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在施加外部應(yīng)變時(shí)，一維導(dǎo)體的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以通過幾何變形釋放應(yīng)力，而不會物理斷裂，而彼此橋接的長一維納米結(jié)構(gòu)將通過滲流傳輸路徑保留導(dǎo)電性。隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和可變形性取決于1D導(dǎo)體的長度納米結(jié)構(gòu)-密度接合處的相互作用和網(wǎng)絡(luò)與基底之間的粘附力。[56]通過優(yōu)化這些參數(shù)，具有低電阻和出色穩(wěn)定性的可拉伸應(yīng)變傳感器可以被集中實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)的變形能力，可以在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成中引入帶扣的一維納米結(jié)構(gòu)。而且，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常表現(xiàn)出良好的光學(xué)透明性，這使得這些一維材料基傳感器適用于透明電路。例如，通過將均勻的AgNW滲濾網(wǎng)絡(luò)薄膜轉(zhuǎn)移到預(yù)拉伸的Ecoflex基底上而制成的超長銀納米線波浪應(yīng)變傳感器可以達(dá)到460%的應(yīng)變，而薄層電阻較低（圖1.2）。[57]圖1.2褶皺基應(yīng)變傳感器[57]Figure1.2Stretchablesensorswithwavy/bucklingstructures[57]
1緒論51.2.3多孔應(yīng)變傳感器及其響應(yīng)機(jī)理具有多孔結(jié)構(gòu)的柔性材料可通過涉及軟骨架的體積的幾何變化來適應(yīng)應(yīng)變，例如在網(wǎng)絡(luò),紡織品和海綿結(jié)構(gòu)中,[58-61,51,19]這些結(jié)構(gòu)也被引入以賦予功能性材料和基體以靈活性和可伸縮性，以實(shí)現(xiàn)柔性設(shè)備。通過結(jié)合基于不可拉伸的聚酰亞胺和聚（萘二甲酸乙二醇酯）薄膜作為基材以及導(dǎo)電橡膠作為傳感單元的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)可拉伸的壓力和熱傳感.[62]以方糖為模板，制備的3DPDMS海綿可通過簡便的滴鑄法獲得可壓縮性和可拉伸性。通過超聲或者浸漬引入石墨烯（rGO）或者炭黑（CB）可獲得具有拉伸和壓縮應(yīng)變檢測性能的應(yīng)變傳感器（圖1.3）。[63]通過無歸冷凍干燥和定向冷凍干燥制備的熱塑性聚氨酯基泡沫可用于檢測一系列應(yīng)變。[59]圖1.3多孔應(yīng)變傳感器[59]Figure1.3Porousstrainsensor[59]
【參考文獻(xiàn)】：
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)
本文編號：3278363
【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：96 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
受蜘蛛腿啟發(fā)的裂縫應(yīng)變傳感器[50]
1緒論4材的表面或內(nèi)部，通過長納米結(jié)構(gòu)之間的緊密連接生成隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在施加外部應(yīng)變時(shí)，一維導(dǎo)體的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以通過幾何變形釋放應(yīng)力，而不會物理斷裂，而彼此橋接的長一維納米結(jié)構(gòu)將通過滲流傳輸路徑保留導(dǎo)電性。隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性和可變形性取決于1D導(dǎo)體的長度納米結(jié)構(gòu)-密度接合處的相互作用和網(wǎng)絡(luò)與基底之間的粘附力。[56]通過優(yōu)化這些參數(shù)，具有低電阻和出色穩(wěn)定性的可拉伸應(yīng)變傳感器可以被集中實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)的變形能力，可以在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成中引入帶扣的一維納米結(jié)構(gòu)。而且，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常表現(xiàn)出良好的光學(xué)透明性，這使得這些一維材料基傳感器適用于透明電路。例如，通過將均勻的AgNW滲濾網(wǎng)絡(luò)薄膜轉(zhuǎn)移到預(yù)拉伸的Ecoflex基底上而制成的超長銀納米線波浪應(yīng)變傳感器可以達(dá)到460%的應(yīng)變，而薄層電阻較低（圖1.2）。[57]圖1.2褶皺基應(yīng)變傳感器[57]Figure1.2Stretchablesensorswithwavy/bucklingstructures[57]
1緒論51.2.3多孔應(yīng)變傳感器及其響應(yīng)機(jī)理具有多孔結(jié)構(gòu)的柔性材料可通過涉及軟骨架的體積的幾何變化來適應(yīng)應(yīng)變，例如在網(wǎng)絡(luò),紡織品和海綿結(jié)構(gòu)中,[58-61,51,19]這些結(jié)構(gòu)也被引入以賦予功能性材料和基體以靈活性和可伸縮性，以實(shí)現(xiàn)柔性設(shè)備。通過結(jié)合基于不可拉伸的聚酰亞胺和聚（萘二甲酸乙二醇酯）薄膜作為基材以及導(dǎo)電橡膠作為傳感單元的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)可拉伸的壓力和熱傳感.[62]以方糖為模板，制備的3DPDMS海綿可通過簡便的滴鑄法獲得可壓縮性和可拉伸性。通過超聲或者浸漬引入石墨烯（rGO）或者炭黑（CB）可獲得具有拉伸和壓縮應(yīng)變檢測性能的應(yīng)變傳感器（圖1.3）。[63]通過無歸冷凍干燥和定向冷凍干燥制備的熱塑性聚氨酯基泡沫可用于檢測一系列應(yīng)變。[59]圖1.3多孔應(yīng)變傳感器[59]Figure1.3Porousstrainsensor[59]
【參考文獻(xiàn)】：
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)
本文編號：3278363
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