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随着个人信息平台和互联网的快速扩张,柔性电子设备正以指数级增长的速度无缝集成到现代电子和相关学科领域。可拉伸电子设备在可拉伸基板的顶部构建电子电路或将它们嵌入可拉伸的基质中,使得设备能够任意变形,同时保持设备的性能和可靠性,从而极大地刺激了柔性可穿戴传感器的快速发展。而目前的柔性传感材料功能比较单一,为改进这一现状我们试图制备一种多功能化的柔性传感材料。
本论文以异佛尔酮二异氰酸酯、蓖麻油和2-羟基二硫化物为单体,改变三者物质的量比调节聚氨酯的交联密度和化学组成,当物质的量比为2:1.1:1时制备得到具有自粘附自修复性能的聚氨酯。并改变预压载载荷和预压载时间发现,最佳预压载条件为预压载荷45N,预压载时间10s,此时法向粘附强度达到0.45MPa。该材料在PET、铝、碳纤维/环氧复合材料的表面均表现出优异的粘附性能,且具有优良的粘附循环稳定性,表面脏污的聚氨酯经过简单水洗-干燥,即可实现多次重复利用。由于体系中引入了具有热可逆交换功能的二硫键,赋予了聚氨酯优异的自修复性能,切割后在80℃下加热2h,其断裂强度自修复效率达到93.42%。
此后,在聚氨酯表面喷涂多壁碳纳米管制备复合薄膜,通过增加喷涂液浓度和聚聚氨酯的预拉伸伸长率可以提高复合薄膜表面的接触角和导电性,从而获得了具有自粘附自修复超疏水传感性能的PU基(CNT/PU)复合薄膜。该薄膜作为传感材料时,在拉伸方向和弯曲方向均表现出较好的传感性能,相对电阻对弯曲角度和拉伸应变的变化均呈现良好的线性关系,且在不同的伸长率下具有不同的敏感因子。切断-自修复处理后,复合薄膜的粘附性能、浸润性能基本能回复至原始状态,力学性能的回复率大于90%,传感性能(拉伸伸长率小于40%)也基本能够恢复。本论文制备的PU基复合薄膜作为自粘附自修复传感材料在柔性可穿戴传感器领域具有广阔的应用前景。
本论文以异佛尔酮二异氰酸酯、蓖麻油和2-羟基二硫化物为单体,改变三者物质的量比调节聚氨酯的交联密度和化学组成,当物质的量比为2:1.1:1时制备得到具有自粘附自修复性能的聚氨酯。并改变预压载载荷和预压载时间发现,最佳预压载条件为预压载荷45N,预压载时间10s,此时法向粘附强度达到0.45MPa。该材料在PET、铝、碳纤维/环氧复合材料的表面均表现出优异的粘附性能,且具有优良的粘附循环稳定性,表面脏污的聚氨酯经过简单水洗-干燥,即可实现多次重复利用。由于体系中引入了具有热可逆交换功能的二硫键,赋予了聚氨酯优异的自修复性能,切割后在80℃下加热2h,其断裂强度自修复效率达到93.42%。
此后,在聚氨酯表面喷涂多壁碳纳米管制备复合薄膜,通过增加喷涂液浓度和聚聚氨酯的预拉伸伸长率可以提高复合薄膜表面的接触角和导电性,从而获得了具有自粘附自修复超疏水传感性能的PU基(CNT/PU)复合薄膜。该薄膜作为传感材料时,在拉伸方向和弯曲方向均表现出较好的传感性能,相对电阻对弯曲角度和拉伸应变的变化均呈现良好的线性关系,且在不同的伸长率下具有不同的敏感因子。切断-自修复处理后,复合薄膜的粘附性能、浸润性能基本能回复至原始状态,力学性能的回复率大于90%,传感性能(拉伸伸长率小于40%)也基本能够恢复。本论文制备的PU基复合薄膜作为自粘附自修复传感材料在柔性可穿戴传感器领域具有广阔的应用前景。