柔性仿生纤维的多孔构筑及外场响应行为研究

发布时间：2021-07-11 15:31

　　近来,人们在柔性电子领域取得了令人激动的进步,并即将给人们的生产和生活带来一场革命。然而,由于敏感材料在复杂的应力环境中可持续性差等原因,对柔性装置的构造和制备提出了很大挑战。通过学习自然,研究者可以开发各种适应环境的微观结构,及构建材料多级结构可是解决材料和工程技术局限性的新思路。本论文中,受北极熊毛发独特的中空多孔结构启发,我们制备并研究了可用于人体运动监测,自保暖的纤维基柔性织物。我们采用溶液纺丝,超声分散和原位化学还原的方法制备了热塑性聚氨酯（TPU）/碳纳米管（CNTs）,及不同直径的纯TPU纤维和银纳米颗粒（Ag NPs）/聚多巴胺（PDA）/CNTs/TPU-TPU柔性导电高分子复合纤维,研究了它们的外场响应行为,得到的主要研究结论如下:1、CNTs/TPU导电复合纤维的制备及外场响应行为研究（1）利用N-N二甲基甲酰胺（DMF）溶解TPU颗粒,使用单轴溶液纺丝法制备TPU弹性纤维,通过超声法将CNTs固定在TPU纤维表面,制得CNTs/TPU导电复合纤维。（2）对纯TPU纤维和CNTs/TPU纤维的表面及断面的微观形貌进行分析,发现纤维内部存在微孔结构,孔径分布在0.8... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

受蜘蛛腿启发的裂缝应变传感器[50]

1绪论4材的表面或内部，通过长纳米结构之间的紧密连接生成随机网络结构。在施加外部应变时，一维导体的随机网络可以通过几何变形释放应力，而不会物理断裂，而彼此桥接的长一维纳米结构将通过渗流传输路径保留导电性。随机网络的导电性和可变形性取决于1D导体的长度纳米结构-密度接合处的相互作用和网络与基底之间的粘附力。[56]通过优化这些参数，具有低电阻和出色稳定性的可拉伸应变传感器可以被集中实现。为了进一步增强导体网络的变形能力，可以在网络结构的形成中引入带扣的一维纳米结构。而且，这种网络结构通常表现出良好的光学透明性，这使得这些一维材料基传感器适用于透明电路。例如，通过将均匀的AgNW渗滤网络薄膜转移到预拉伸的Ecoflex基底上而制成的超长银纳米线波浪应变传感器可以达到460%的应变，而薄层电阻较低（图1.2）。[57]图1.2褶皱基应变传感器[57]Figure1.2Stretchablesensorswithwavy/bucklingstructures[57]

1绪论51.2.3多孔应变传感器及其响应机理具有多孔结构的柔性材料可通过涉及软骨架的体积的几何变化来适应应变，例如在网络,纺织品和海绵结构中,[58-61,51,19]这些结构也被引入以赋予功能性材料和基体以灵活性和可伸缩性，以实现柔性设备。通过结合基于不可拉伸的聚酰亚胺和聚（萘二甲酸乙二醇酯）薄膜作为基材以及导电橡胶作为传感单元的网络结构设计，可以实现可拉伸的压力和热传感.[62]以方糖为模板，制备的3DPDMS海绵可通过简便的滴铸法获得可压缩性和可拉伸性。通过超声或者浸渍引入石墨烯（rGO）或者炭黑（CB）可获得具有拉伸和压缩应变检测性能的应变传感器（图1.3）。[63]通过无归冷冻干燥和定向冷冻干燥制备的热塑性聚氨酯基泡沫可用于检测一系列应变。[59]图1.3多孔应变传感器[59]Figure1.3Porousstrainsensor[59]

【参考文献】：
期刊论文
[1]导电高分子复合材料[J]. 张迪.  科技资讯. 2016(16)



本文编号：3278363