【摘 要】
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近年来,可拉伸导体因其在个性化健康监测、智能显示和智能服装等各种可穿戴电子设备中的潜在应用引起了极大的关注。这些电子设备需与曲线表面紧密贴合且能够适应大变形,这就要求可拉伸导体需要同时具有高可拉伸性和高导电性,并且在大应变下也能保证稳定的电性能。传统的将导电填料与弹性基体共混制备可拉伸导体的方法虽然可以将大形变与高导电性结合在一起,但是在拉伸过程中导电填料之间的接触会减少,从而使电阻骤增。因此研究
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近年来,可拉伸导体因其在个性化健康监测、智能显示和智能服装等各种可穿戴电子设备中的潜在应用引起了极大的关注。这些电子设备需与曲线表面紧密贴合且能够适应大变形,这就要求可拉伸导体需要同时具有高可拉伸性和高导电性,并且在大应变下也能保证稳定的电性能。传统的将导电填料与弹性基体共混制备可拉伸导体的方法虽然可以将大形变与高导电性结合在一起,但是在拉伸过程中导电填料之间的接触会减少,从而使电阻骤增。因此研究人员尝试在柔性基底与导电填料结合时引入褶皱、波浪、螺旋和剪纸形等可拉伸结构,使其在大变形下也能保证稳定的导电性。其中通过预拉伸-释放应变形成的褶皱结构由于具有高可控性且制备工艺简单,是开发可拉伸导体的经典方法。因此,本论文基于该方法,在静电纺丝制备的纤维膜上沉积褶皱的导电涂层,制备了可拉伸电磁屏蔽和光/电热转换多功能集成的复合薄膜。主要工作如下:（1）在单轴预拉伸的热塑性聚氨酯（TPU）电纺纤维膜上喷涂MXene,释放应变后得到了具有褶皱结构的可拉伸TPU/MXene复合薄膜。通过扫描电镜观察了复合薄膜在动态拉伸过程中的形貌演变,证明其褶皱结构存储了大量的可拉伸区域,可在拉伸过程中承担大部分形变,保护了MXene导电网络的稳定连接。其良好的应变不变电导率性满足可拉伸电磁屏蔽的应用条件,可在50%的应变下保持约30 d B的电磁屏蔽性能。此外,基于MXene层显著的局域表面等离子共振效应以及高导电性,复合薄膜还表现出优异的光/电热转换性能,可在1个太阳强度照射下达到54.4 oC的稳态温度,并且在0-100%单轴应变范围内不会发生明显下降;可在5 V的工作电压下快速达到108 oC的稳态温度。（2）通过双轴预拉伸-释放和喷涂的方法制备了具有双向褶皱结构的可拉伸TPU-PDMS/Ag NWs/MXene复合膜,克服了单轴预拉伸-释放过程中导电层随横向宽度的扩展会出现裂纹的问题。MXene和Ag NWs组成的导电网络为复合膜提供了更高的电导率,并解决了Ag NWs与基体粘附性差以及在拉伸中容易发生弯曲或脱落等问题。制备的复合膜可在0-50%的单轴应变范围内始终保持40d B以上的电磁屏蔽效能,并且在50%的双轴拉伸（125%的面应变）下仍具有39d B的屏蔽效能。同时,复合膜的褶皱纹理可有效抑制光反射,显著提高其光热转换性能,在1个太阳强度照射下可达到59 oC的稳态温度。此外,复合膜还具有良好的电热转换性能,在4 V的工作电压下可以达到109 oC的稳态温度,并且表现出良好的可靠性、重复性和循环稳定性。
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