由支化结构碳纳米管和氧化铝形成隔离网络结构的导电弹性体复合材料的压阻行为

发布时间:2021年11月14日

弹性体导电复合材料(CEC)具有良好的力学弹性和导电性能,由其所制备的电阻式应变传感器灵敏度和应变检测范围可调,在柔性电子领域有巨大应用前景,近年来受到极大的关注。在CEC的制备方法中,形成隔离结构(导电纳米填料分布在弹性体颗粒界面形成导电网络)的方法能够有效平衡力学弹性和电性能,且填料用量少、制备方法简单,在柔性可拉伸应变传感器方面具有良好的应用前景。但具有隔离网络结构的CEC通常在低应变下难以获得高应变灵敏度。针对人体关节与肌肉在运动过程中产生的应变依然相对较低(≤55%)的情况,有必要进一步提高上述体系在低应变下的灵敏度以满足人体健康检测的应用。

为此,我们报道了一种简单有效的方法制备具有隔离导电网络结构的应变传感器。将刚性氧化铝(Al2O3)添加到支化结构的碳纳米管 (CNS)和热塑性聚氨酯(TPU)形成隔离结构,比较研究了TPU/CNS复合材料和TPU/CNS/ Al2O3复合材料的力学性能、电学性能和压阻行为,结果表明,由于Al2O3的加入会在界面处产生局部应力集中效应,因此TPU/CNS/Al2O3体系与TPU/CNS体系相比,在低应变下具有更高的电阻-应变灵敏度。此外,含Al2O3的体系在循环压阻行为测试中表现出更好的稳定性。本研究提供了一种简单有效的方法来制造具有隔离网络结构CEC,可用于制备低应变下具有高灵敏度的可拉伸传感器。


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Chun-Yan Tang, Lei Liu, Kai Ke*, Bo Yin, Ming-Bo Yang, Wei Yang*, Piezoresistive behavior of elastomer composites with segregated network of carbon nanostructures and alumina, Nano Materials Science, 全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589965121000787,录用时间:2021.10.20.