用于宽范围动态和静态压力传感的超低渗流阈值多孔聚偏氟乙烯基导电复合材料

发布时间:2024年06月06日

为了进一步拓宽柔性压力传感器的应用范围,以满足更复杂的人体运动信号检测,并实现在宽工作范围内具有良好线性响应的动静态压力传感材料的规模化制备是兼具挑战性和紧迫性的任务。目前,多孔型高分子导电复合材料因其孔结构带来的高灵敏度和良好弹性,在静态压力传感方面极具吸引力,但却难以检测动态高频压力。为此,我们发展了一种能够在1 MPa压力范围内线性检测静态和动态压力信号的多孔型聚偏二氟乙烯(PVDF)导电复合材料。通过熔融共混PVDF、聚氧化乙烯(PEO)和碳纳米填料制备多相导电复合材料,然后用水蚀刻 PEO获得孔结构可调控的多孔型导电复合材料。刻蚀后导电填料在孔壁中的选择性分布使其具有极低的渗流阈值(0.035 wt.%)。多孔PVDF导电复合材料的孔径和孔隙率可通过两种聚合物的分子量大小和共混比例进行调节,从而灵活调控机械和电性能。由于PVDF的模量高于一般的热塑性弹性体,所制得的导电复合材料压力传感器可以检测到高达1 MPa的静态和动态压力,并具有良好的电信号线性度。这种压力传感器可用于检测手指弯曲程度、区分行走和跑步以及监测踢足球时的一系列技术动作(即静态和动态练习),在人体活动检测与体育运动指导方面具有潜在的应用价值。

 

 

Jia-Xing Guo, Tao Gong, Kai Ke, Zheng-Ying Liu, Jun Chen*, Wei Yang*, Polymer, 2024, 127248.

录用时间:2024.06.03.

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.polymer.2024.127248