耐拉伸自修复弹性导体制备及应变传感器性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sy_2005
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近几年,以银纳米线为材料并采用取向冷冻方法合成三维结构气凝胶成为研究热点。基于此,本文采用银纳米线和石墨烯两种材料,通过取向冷冻和真空灌装方法得到了一种耐拉伸可自修复的弹性导电体。将弹性导电体制备成可拉伸、自修复及具备感知人类行为活动的柔性电容型传感器。本文具体研究内容如下:1.采用银纳米线和石墨烯两种材料,将银纳米线与部分还原石墨烯冷冻,再继续还原石墨烯,冷冻干燥得到了气凝胶。通过真空灌装和引入银-硫配位键合成了导电性能优异的水凝胶。该弹性导体具有很好的柔性和稳定的机械性能。弹性导体拉伸应变高达30倍且在应变26倍时,电阻变化684%;并且在循环100圈后,当应变为26倍时,电阻变化为1088%,展示出了稳定的导电性能。且基于银-硫键的动态作用,在近红外光下照射和置于通电电路中后,弹性导体不仅保持良好的导电性能,还拥有90%自愈合效率。愈合后的弹性导电体,依然保持着优异的机械性能和稳定的导电性。2.本文中通过聚合反应合成一种油凝胶,且拉伸应变高达10倍。因该油凝胶具有金-硫配位键,可实现凝胶自修复,修复后凝胶拉伸应变达9倍。以该油凝胶作为电容器的介电层材料,弹性导电体作为电极材料,二者叠加在一起得到了一体化的可拉伸的具有自愈合性能的电容型传感器。该传感器机械性能可达10倍,且在拉伸过程中,容量与拉伸倍数呈线性关系。该电容型传感器在低应变下,表现出高灵敏度。除此之外,电容型传感器即使在拉伸循环1000圈后,容量值仍然能维持稳定。更有甚者的是,传感器置于人体关节部位,容量会发生变化,以此来探测人类行为活动。在近红外激光下照射和置于通电电路中,传感器件可实现自修复。传感器自修复后也具有稳定的电机械性能,且与原始传感器保持高度一致的传感性能。因而,该传感器在可穿戴电子设备领域有着极大地应用前景。
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