改性石墨烯/介电弹性体的制备及传感性能

发布时间：2021-04-18 18:47

　　目的制备具有优异介电性能,可用于传感器的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。方法使用十八烷基胺修饰氧化石墨烯片层,通过热处理工艺部分还原改性后的氧化石墨烯,利用溶液混合法将改性石墨烯分散到热塑性聚氨酯的基体中,通过絮凝-热压的方法成形,并测试其结构、介电性能及传感性能。结果十八烷基胺通过共价键的形式接枝到氧化石墨烯表面,X射线衍射表明,十八烷基胺通过表面接枝改性,增大了石墨烯片层的层间距。结论改性石墨烯填充的介电弹性体具有较高的介电常数和较低的介电损耗,且表现出良好的弯曲形变-介电敏感响应。 

【文章来源】：包装工程. 2017,38(13)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

GO和GO-ODA的红外光谱

GO和GO-ODA的XRD图

3种因素共同作用的结果：改性后的石墨烯因其较大的层间距增大了石墨烯片层间的空间位阻，从而能够在基体中较好分散，提高了介电性能；改性后的石墨烯通过热处理，部分还原了石墨烯的π共轭结构，从而增强了石墨烯的导电能力，进而更多的自由电子能够运动到石墨烯与基体的界面处，增强了界面极化，提高了介电性能；TPU弹性体的分子链与石墨烯可能形成了氢键[17]，从而提高了材料的偶极极化，提高了介电性能。基于以上的分析，可知在该体系中界面极化和偶极极化是导致弹性体获得较优介电性能的主要原因[18]。图3GO-ODA的AFM图Fig.3AFMimagesofGO-ODA图4不同GO-ODA质量分数对介电弹性体介电性能的影响Fig.4DielectricpropertiesofelastomerswithdifferentcontentofGO-ODA3.5介电弹性体的传感性能初探基于C=ε0εrA/d（C为电容；ε0和εr为材料的真空介电常数和相对介电常数；A为电极板面积；d为两极板间距），具有较高介电常数的材料可以作为电容式传感器监测外界力的变化[19]。将质量分数为2%的改性石墨烯填充的热塑性聚氨酯弹性体两端镶入铜网，构建一个电容式的介电传感器，并对其传感性能进行探索，见图5，其特征公式为y=1.950.004x。由图5可知，弹性体传感器在不同的弯曲角度下，其电容随弯曲角度的不同而改变。当弯曲角度从180°到30°，以30°的梯度逐步递减时，弹性体的电容值从1.26pF逐渐增大。这是因为介电弹性体在

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3145989