杜仲胶基柔性传感器的制备及性能分析

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljc20090204
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
传感器作为一种检测并传递信息的设备,近年来,高柔性和可拉伸压阻薄膜作为智能传感器在航空、汽车、机器人和生物医学等领域的潜在应用引起了人们的兴趣。杜仲胶(反式-1,4-聚异戊二烯,EUG)是我国特有的天然橡胶资源,具有独特的橡塑二重性,被用作热塑性材料、热弹性形状记忆材料以及许多领域的高弹性材料。因此本论文采用生物基杜仲胶为基体,通过溶液共混的方式制备一种了具有柔性、可拉伸、温敏型传感器材料。主要研究内容如下:(1)采用十八胺对氧化石墨烯进行接枝改性再用水合肼进行还原,增加石墨烯在有机溶剂中的分散性,并通过红外光谱、X-射线衍射、热失重分析等测试表征证明了石墨烯成功进行了接枝改性与还原,改性还原后的石墨烯在有机溶剂甲苯中能够形成稳定的悬浮液。(2)采用碳纳米管(CNT)、石墨烯(GNP)、改性石墨烯(ARG)三种填料分别与杜仲胶进行复合,制备了一系列基于杜仲胶的柔性温敏传感器。采用DSC、XRD、DMA、温度响应等测试方法探究了杜仲胶复合材料的结晶行为对温度灵敏性的影响规律,并研究了不同导电填料及用量对杜仲胶的结晶及温度灵敏性间的关系,并分析了杜仲胶复合材料的温敏传感机理。CNT/ARG/EUG体系展现出优异的温度灵敏性,下降幅度最明显下降幅度达到了了70%,具有比较好的可重复性能,四次升温循环ΔR/R0均达到了80%以上。(3)采用CNTs和GNP、CNTs和ARG两种填料杂化,制备了不同梯度填料的杜仲胶复合材料。采用SEM、TEM、重复性与响应时间、灵敏度测试等对微观形貌特征、弯折拉伸灵敏度、重复性与响应时间等性能进行表征,并系统研究了导电填料的种类及用量和灵敏度间的影响关系。研究结果表明,ARG/CNT/EUG具有较高的电导率、导电填料CNT与ARG均匀的分散在EUG基体中,形成良好的导电网络结构,并对拉伸、弯折等均有较好的灵敏性,CNT-10ARG-5显示在相同应变范围内电阻变化最大,具有较高的灵敏度35,且具有宽的应变测量范围0%-218%,对10%应变的响应时间为56ms且具有良好的稳定性,同时制备的柔性传感器CNT-10ARG-5兼具108.3°的接触角与22.5d B的电磁屏蔽性能,杜仲胶基柔性传感器可用于人体监测。
其他文献
天然橡胶(NR)做为一种天然高分子聚合物,常温下具有良好的弹性、耐磨性和优异的介电性能,但由于我国NR资源较为贫乏,已经不能满足橡胶日益发展的需求,橡胶共混作为解决此类问题的最佳解决途径之一,受到越来越多关注。杜仲橡胶(EUG)由于橡塑二重性的特点,成为替代NR的首选材料。但NR/EUG并用橡胶(BR)同样继承了传统橡胶材料阻燃性能缺失的问题,严重制约了BR的使用。利用绿色环保特的生物基阻燃剂阻燃
学位
聚乙烯(PE)作为一种重要的热塑性树脂,由于具有优良的成型加工性能以及轻质量、低成本等优势,使其广泛应用于食品医疗、电子电器及新能源等领域。但随着高新科技的发展,普通聚乙烯材料已经不能满足高新科技产品性能的要求,因此对单一聚合物材料进行改性已成为高分子材料领域的一个研究热点。本课题采用热处理和石墨烯填充两种不同方法对聚乙烯进行改性,从而使其性能更加优异。在不同温度、不同时间下对双向拉伸聚乙烯(BO
学位
酚醛泡沫是以是酚醛树脂为主要基质发泡后形成具有大量泡沫的高分子材料。和其他泡沫材料相比,酚醛泡沫拥有耐化学腐蚀性、高尺寸稳定性、优异的耐热、良好的阻燃性等优良特性,已被广泛地用于建筑保温、宇航、交通和石化等领域,因而堪称建筑保温之王。但近年来,随着各应用领域对酚醛泡沫耐热的需求日益增加,也促使了围绕着酚醛泡沫的耐热改性研发工作更多。酚醛树脂作为制备酚醛泡沫的基体,很大程度上决定了其发泡后酚醛泡沫的
学位
磁响应形状记忆复合材料(MSC),通常是将具有磁响应特性的纳米粒子分散在热响应形状记忆聚合物基体当中,在高频交变磁场的作用下,磁性纳米粒子感应生热,对形状记忆聚合物(SMP)基体进行加热,当温度达到其形状转变温度时即可实现形状回复。目前,磁响应形状记忆复合材料基体以合成材料为主,在应用过程中出现力学性能较差、形状回复率较低、回复速度慢和相转变温度高等问题,限制了磁响应形状记忆复合材料的应用及发展。
学位
近年来,随着自然资源稀缺和生态环境日益恶化,绿色环保的生物基环氧树脂(BEP)受到了人们的广泛关注。但生物基聚合物普遍存在热/力学性能较差的缺点,限制了其在各领域的应用。向聚合物中添加纳米粘土被认为是一种非常有效的提高力学性能的方法。使纳米复合材料实现高性能化需满足两个条件:一是纳米填料在基体中均匀分散;二是提高填料与基体间的界面作用力。但纳米填料在基体中易团聚从而影响增强效果,并且仅依靠纳米填料
学位
电子皮肤(e-skin)是一种新兴的柔性可穿戴设备,在近二十年内得到了迅猛发展。这种柔性电子设备是以仿生人类皮肤的感知原理,开发独立于人体之外模拟皮肤的功能,并应用于软体机器人、人体健康情况监控和医学治疗设备等领域。要想电子皮肤具有类似人类皮肤的特性,其丰富的感知功能是必不可少的,因此多感知器件的构建与集成尤为重要。除此之外,高柔性、高韧性、高机械强度也是电子皮肤不可或缺的特性。然而,现有的电子皮
学位
乙酸-醋酸乙烯酯(EVA)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)作为典型的聚合物材料广泛应用于各个领域。然而,由于聚合物材料本身固有的易燃性,较大限制其应用。因此,提升聚合物阻燃性能成为目前研究的热点,并且采用添加型阻燃剂是高分子阻燃行业提升聚合物材料的主要措施。聚磷酸铵(APP)是目前无卤阻燃剂中的代表,在许多行业广泛应用,作为一种膨胀型阻燃剂,APP在高温下可以分解出磷酸类物质,与聚合物材料反应形成保
学位
目的 探究老年高血压脑出血术后谵妄发生情况和危险因素。方法 选取2020年1月至2022年1月在我院进行高血压脑出血手术的老年患者62例,根据患者术后48 h内是否发生谵妄分为发生谵妄组(n=28)和未发生谵妄组(n=34),回顾性分析患者的临床资料,探究老年高血压脑出血患者术后出现谵妄的危险因素,并对患者预后进行分析。结果 62例老年患者中术后谵妄发生率为45.16%(28/62);经单因素分析
期刊
染料废水是一个普遍而重要的污染问题,且排放量日益增多,给我们日常生活带来了巨大影响,迫切需要开发出一种新型有效的吸附剂。本文采用一种简单有效的绿色合成路线,以葡萄糖为碳源,水作为溶剂,在水热反应体系中制备单分散碳纳米球(CNs),进行染料吸附性能研究。通过在水热体系中引入阴离子型聚丙烯酰胺(APAM),辅助葡萄糖合成高收率的CNs-APAM,并用于吸附有机染料亚甲基蓝(MB)。研究表明,APAM作
学位
微凝胶具有毒性小、小尺寸效应以及生物相容性良好的优点,被广泛应用在基因载体、药物控释、催化和生物传感器等多种领域。智能型微凝胶可以根据环境条件的改变做出响应,而聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶是一种典型的温度响应性微凝胶,其体积相转变温度(VPTT)与人体温度接近,因此这类微凝胶的合成与应用一直受到众多研究者的关注。另一方面,随着资源循环利用与环境保护观念的普及,可降解高分子材料也逐
学位