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

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

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【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變傳感器的制備過程[51]

1緒論6以及出色的各向異性應變傳感性能，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應變傳感器還可以準確地區(qū)分作用在不同角度的面內應變。圖1.2應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，以獲得層狀結構的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，該材料具有極高的可壓縮性（高達95%的應變），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，展現出一個壓縮負響應。在壓縮過程中，碳層之間的接觸面積應迅

1緒論7速增加，從而導致電阻線性下降。多循環(huán)壓縮測試中，該壓敏傳感器展現了出色的穩(wěn)定性和再現性（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構和高的孔隙率，同時復合海綿具有出色的機械性能，電子導電性，化學功能性和親脂疏水性，而且GNRs-PU海綿在不同的壓縮應變下表現出良好的線性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)則的微觀結構，然后在圖案化的PDMS頂部上旋涂導電PEDOT/PSS層來構建不規(guī)則的微峰結構的壓力傳感器。該壓敏傳感器在壓縮敏感測試中，不

【參考文獻】：
期刊論文
[1]導電高分子復合材料[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