液态金属/硅橡胶功能性弹性体复合材料的制备及性能研究

发布时间：2021-04-28 08:39

　　柔性电子材料,是一类兼具柔性和电子性能的材料,在可穿戴技术、柔性机器人、换能器等领域具有广阔的应用前景。无论是介电弹性体材料还是柔性导体材料,均属于柔性电子系统。传统方法对上述材料的研究,多是将刚性颗粒引入弹性体基体中以增加材料的电学性能,但由于无机填料的固有刚性与弹性体基体的柔性不匹配,易导致材料内部应力集中,增加体系刚度,降低延展性,同时限制材料在力学响应中的耐久性。对于可拉伸导电材料而言,鲜有高电导率与高机械灵活性并存的材料的研究报道,同样,介电弹性体材料的高介电常数、低弹性模量、低介电损耗很难同时兼顾,使得材料应用受限。本课题采用可流动的液态金属与硅橡胶复合制备功能性的柔性材料,主要研究内容如下:（1）利用室温下可流动的液态金属（Galinstan）填充进三维的聚氨酯海绵（PUS）中,再与硅橡胶（PDMS）复合制备了一种可拉伸高导电弹性体复合材料。PUS的三维开孔泡孔结构能储存支撑液态金属,提供导电网络的骨架,Galinstan的流动性保证了形变过程中导电网络的连续。实验通过抽真空时间来控制液态金属的负载量,探究了液态金属负载量对PUS-Galinstan复合材料导电率的影响:... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源及项目名称
    1.2 可拉伸导电弹性体复合材料
        1.2.1 可拉伸导电弹性体复合材料概述
        1.2.2 弹性体基体
        1.2.3 导电机理
        1.2.4 可拉伸导电弹性体复合材料的研究进展
    1.3 介电弹性体复合材料
        1.3.1 介电弹性体概述
        1.3.2 介电弹性体复合材料研究进展
    1.4 液态金属/功能性弹性体复合材料
        1.4.1 液态金属概述
        1.4.2 镓基液态金属性质
        1.4.3 液态金属形态调控
        1.4.4 液态金属/功能性弹性体复合材料研究进展
    1.5 本课题的目的意义、研究内容及创新性
        1.5.1 目的意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 创新性
第二章 聚氨酯海绵/液态金属/硅橡胶可拉伸导电复合材料
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验流程
        2.2.4 性能测试及表征手段
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 聚氨酯海绵泡孔结构分析
        2.3.2 PUS-Galinstan复合材料的结构
        2.3.3 PUS-Galinstan复合材料电学性能
        2.3.4 封装用硅橡胶的力学性能比较
        2.3.5 PUS-Galinstan-PDMS复合材料电学性能
        2.3.6 PUS-Galinstan-PDMS复合材料微观结构
    2.4 本章小结
第三章 液态金属/硅橡胶介电弹性体复合材料
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验流程
        3.2.4 性能测试及表征手段
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 表面活性剂的作用原理
        3.3.2 纳米化液态金属颗粒的稳定性
        3.3.3 纳米化液态金属颗粒的粒径大小及分布
        3.3.4 纳米化液态金属颗粒的微观形貌
        3.3.5 LM-NP/PDMS复合材料的力学性能
        3.3.6 LM-NP/PDMS复合材料的介电性能
        3.3.7 LM-NP/PDMS复合材料的结构形貌
    3.4 本章小结
第四章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表学术论文
作者及导师简介
附录



本文编号：3165171