基于双轴拉伸制备的双层结构柔性应变传感器  被引量:1

Double-layer Structure Flexible Strain Sensor Fabricated by Biaxial Stretching

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作  者:李佳益 李珍[1] 向东 王斌[1] 赵春霞[1] 李辉[1] 周利华[1] 王平[1] 李云涛[1] 武元鹏[1] LI Jiayi;LI Zhen;XIANG Dong;WANG Bin;ZHAO Chunxia;LI Hui;ZHOU Lihua;WANG Ping;LI Yuntao;WU Yuanpeng(School of New Energy and Materials,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China)

机构地区:[1]西南石油大学新能源与材料学院,四川成都610500

出  处:《塑料工业》2023年第4期181-187,共7页China Plastics Industry

基  金:国家自然科学基金(12102374);四川省科技计划项目(2021YFH0031,2022JDGD0015);四川省博士后特别资助项目(0201609912)。

摘  要:设计了一种以碳纳米管(CNT)/热塑性聚氨酯(TPU)和纯TPU组成的双层结构纳米复合材料,再通过双轴拉伸制备了一种高性能柔性应变传感器。结果表明,与CNT/TPU纳米复合材料相比,双层结构的设计能够提高导电聚合物复合材料(CPC)在双轴拉伸过程中的加工性能。双轴拉伸过程会降低纳米复合材料的电导率,但是能提高CNT在TPU基体中的分散性和平面取向,从而提高了柔性应变传感器的传感性能。拉伸比(SR)为2.0的双层结构柔性应变传感器能够检测0~420%应变范围,灵敏度高达102571.8,并能在1600次循环拉伸/释放下保持良好的稳定性。此外,该应变传感器可应用于人体生理活动监测,实现对小应变下的喉咙吞咽和大应变下的手腕弯曲的有效监测。In this paper,a high-performance flexible strain sensor was fabricated by biaxial stretching,based on conductive polymer composites(CPC)with a double-layer structure(DLS)consisting of carbon nanotube(CNT)/thermoplastic polyurethane(TPU)and neat TPU.The results show that,comparing with CNT/TPU nanocomposites,the double-layer structure can improve the processability of conductive polymer composites(CPC)during biaxial stretching.The biaxial stretching process can reduce the conductivity of nanocomposites,but can improve the dispersion and planar orientation of CNT in TPU matrix,thus improving the sensing performance of flexible strain sensors.The double-layer flexible strain sensor with a stretching ratio(SR)of 2.0 can detect the strain range of 0~420%,the sensitivity is up to 102571.8,and it can maintain good stability under 1600 cycles of loading/release.In addition,the strain sensor can be applied to the monitoring of human physiological activities to achieve effective monitoring of throat swallowing under small strain and wrist bending under large strain.

关 键 词:纳米复合材料 双层结构 双轴拉伸 碳纳米管 柔性应变传感器 

分 类 号:TQ323.8[化学工程—合成树脂塑料工业] TB33[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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