高强度导电水凝胶及器件
发布时间：2021-03-21 14:07
导电水凝胶是兼具柔性和生物相容性的一类导电材料,具有接近组织的含水率、可调控的网络结构、力学性能和导电性能等优点,在生物传感器、力传感器、柔性电子器件、电子皮肤等传感领域具有非常广阔的应用前景。目前,大多数水凝胶往往自身的机械性能较差,难以满足实际应用中的复杂应变环境。此外,传感器信号采集的可靠性和准确性对于材料的灵敏度要求极高。通过导电网络和柔性绝缘网络之间相互作用的精心设计,使得导电网络在变形过程中最大程度地对外界微小应变作出响应,且能够及时回复,是获得高灵敏度的重要保证。为了解决导电水凝胶高强度和高灵敏度两者难以兼容的问题,本研究通过对聚合物网络的精心调控,获得了一系列兼具高强度和高灵敏度的导电水凝胶。本文的研究内容主要包括以下两个方面:发展了高强韧双网络间氢键协同作用提高应变传感灵敏度的方法体系。本论文设计了以丙烯酰胺和甲基丙烯酸羟乙酯的共聚网络作为第一柔性网络,原位氧化聚合得到的聚苯胺网络为第二刚性导电网络,组成高强韧导电双网络水凝胶。两个网络之间通过强烈的氢键作用,紧密地结合在一起。在外界极小应变作用下,可同时发生变形和及时回复,实现了高灵敏度和循环稳定性。通过调控凝胶中聚...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
-1硅酸盐纳米片复合凝胶交联网络示意图
图 1.2-1 硅酸盐纳米片复合凝胶交联网络示意图[17]Gaharwar 等[18]用双键封端的聚乙二醇和羟基磷灰石纳米颗粒制备的复合水表现出与 Laponite 复合凝胶体系非常相似的性质。得到的纳米复合凝胶具有的断裂伸长率（2000％）和断裂应力（1MPa）。其中，羟基磷灰石纳米颗粒离子键，偶极和氢键等非共价作用与聚乙二醇相互作用存在于共价交联的三络中（图 1.2-2）。该特殊的共价和非共价交联并存体系为凝胶提供了高拉伸伸长率（2000％）以及优异的可循环压缩性。
in 等人[19]用聚丙烯酸、Ca2+交联的海藻酸和纳米二氧化硅纳米复合水凝胶。该凝胶体系中，Ca2+交联的海藻酸与聚纳米二氧化硅依靠氢键与聚丙烯酸作用形成的交联网络用纳米二氧化硅显着增强了复合凝胶的压缩强度。其中，纳 wt%的复合水凝胶，压缩强度可达到 9.73 MPa（未加二氧Pa，提高了 33 倍），断裂韧性也达到了 0.55 J（原先为 0.05Wang 等[20]采用乙烯基改性二氧化硅纳米颗粒用于复合凝胶的添加量降低至 1 wt%，同样实现了凝胶的高强韧（图 198%的压缩应变下不会发生破裂，表现出强大的压缩韧性和复合水凝胶的优异力学性能得益于其网络结构在受到外粒作为应力集中点用于耗散应力，使得应力在复合水凝胶表现出良好的机械性能。
本文编号：3092996
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
-1硅酸盐纳米片复合凝胶交联网络示意图
图 1.2-1 硅酸盐纳米片复合凝胶交联网络示意图[17]Gaharwar 等[18]用双键封端的聚乙二醇和羟基磷灰石纳米颗粒制备的复合水表现出与 Laponite 复合凝胶体系非常相似的性质。得到的纳米复合凝胶具有的断裂伸长率（2000％）和断裂应力（1MPa）。其中，羟基磷灰石纳米颗粒离子键，偶极和氢键等非共价作用与聚乙二醇相互作用存在于共价交联的三络中（图 1.2-2）。该特殊的共价和非共价交联并存体系为凝胶提供了高拉伸伸长率（2000％）以及优异的可循环压缩性。
in 等人[19]用聚丙烯酸、Ca2+交联的海藻酸和纳米二氧化硅纳米复合水凝胶。该凝胶体系中，Ca2+交联的海藻酸与聚纳米二氧化硅依靠氢键与聚丙烯酸作用形成的交联网络用纳米二氧化硅显着增强了复合凝胶的压缩强度。其中，纳 wt%的复合水凝胶，压缩强度可达到 9.73 MPa（未加二氧Pa，提高了 33 倍），断裂韧性也达到了 0.55 J（原先为 0.05Wang 等[20]采用乙烯基改性二氧化硅纳米颗粒用于复合凝胶的添加量降低至 1 wt%，同样实现了凝胶的高强韧（图 198%的压缩应变下不会发生破裂，表现出强大的压缩韧性和复合水凝胶的优异力学性能得益于其网络结构在受到外粒作为应力集中点用于耗散应力，使得应力在复合水凝胶表现出良好的机械性能。
本文编号：3092996
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