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静电纺丝构建MXene/聚合物纤维毡用于柔性多功能应变传感器

信息来源:poobuy.com  时间:2019-06-14  浏览次数:50

近年来,碳纳米材料由于兼具良好的柔性,大的比表面积,优异的化学和热稳定性,良好的导电性,被广泛用于柔性应变传感器。通过合理设计传感器结构,优化传感材料,柔性应变传感器的性能已有显著提高。但是,研制兼具高灵敏度和宽传感范围的柔性应变传感器仍然是一项科学难题。近日,河北工业大学材料科学与工程学院苑文静副研究员课题组采用静电纺丝技术制备了柔性聚合物纤维毡(PF)。该纤维毡具有均匀的纤维网络和孔隙结构,表现出良好的柔性和优异的弹性。二维MXene片层表面由于具有丰富的功能化基团(O,?–OH,?–F),可通过氢键或静电相互作用包覆于纤维毡表面,得到高柔性的、可拉伸的导电M/PF毡。M/PF毡的网络能够预存形变。当M/PF毡被拉伸时,纤维网络变得致密,并且纤维趋向于沿应变方向平行排列,可以缓冲单个MXene/聚合物纤维上的应变负荷,从而扩大传感范围。高导电二维MXene片层可使传感网络具有较低的初始电阻。拉伸后片层间发生相对滑动使导电层电阻增加。较低的初始电阻可赋予导电层更高的相对电阻变化率(灵敏度)。因此,该M/PF毡应变传感器表现出优异的综合传感性能,包括超高的灵敏度(应变系数(GF)达到228),低的检测限(0.1%),宽的传感范围(0-150%),以及良好的稳定性(超过3000次),可实现对拉伸、弯曲、压缩等不同形变的检测。通过调节弹性体组分比例,可实现对灵敏度和传感范围的可控调节。同时,该M/PF毡传感器可应用于人体活动和各种生理信号的实时监测,在柔性可穿戴电子器件领域具有潜在的应用前景。

静电纺丝构建MXene/聚合物纤维毡用于柔性多功能应变传感器

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