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一种超疏水应变传感器复合材料的制备方法

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成果名称: 一种超疏水应变传感器复合材料的制备方法 关键字: 应用行业: 制造业
高新技术领域: 高分子材料及复合材料 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL202010078702 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 请选择... 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 华北电力大学(保定) 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 请选择... 交易价格(万): 3.00 所属十强产业:

本发明公开了一种超疏水应变传感器复合材料的制备方法。本发明引入氟化聚二甲基硅氧烷,将其作为构建模块,然后基于氟化聚二甲基硅氧烷、全氟聚醚和碳纳米管的混合物制备了超疏水可拉伸传感器。所制备的样品显示出稳定的响应,即使经过广泛的循环拉伸,刮擦,手搓,砂纸磨损,200℃热处理,酸/碱/盐侵蚀以及高速滴/水流喷射,所制备出的样品仍保持超疏水性,具有出色的机械强度和抗液体冲击性。此外,作为可穿戴式应变传感器,在检测手指或手腕弯曲、脖子弯曲以及眨眼时,该样品能够保持出色的灵敏性、耐久性和可重复性,为应变式传感器的发展提供了可靠的依据。

本发明通过将氟基团接枝到聚二甲基硅氧烷主链上,从而在不牺牲可拉伸性的情况下降低了表面能,通过全氟聚醚进一步改善疏水性并有效地提高机械柔韧性和耐液体冲击性。最后,将碳纳米管引入KFS聚合物中以实现超疏水并将碳纳米管粉末撒到半固化的KFS聚合物上使其拉伸后也具有稳定的超疏水性。该样品甚至在拉伸至200%应变1000次循环后仍保持超疏水性,通过刮擦和手摩擦试验定性评估了所制备的超疏水材料的机械强度。经过300次循环(60m)的砂纸耐磨性测试和化学腐蚀侵蚀和热侵蚀外,超疏水性没有损失,证实了其具有极好的机械强度和热稳定性。除此之外,通过高速水滴和水射流试验得到其具有出色的抗冲击性。总之,多氟化策略赋予聚二甲基硅氧烷基体前所未有的耐液体冲击性和出色的机械性能。同时作为可穿戴式应变传感器,在检测手指或手腕弯曲弯曲和脖子弯曲以及眨眼时,该样品能够保持出色的灵敏性、耐久性和可重复性,为超疏水性应变式传感器的发展提供了可靠的依据。

目前,可拉伸传感器在人造皮肤,人体运动检测,电子学等领域具有巨大的潜在应用价值。通常可拉伸传感器可通过掺入导电填料(例如金属纳米材料、石墨烯、碳纳米管)转变成弹性聚合物来制备。由于导电材料具有优异的电气和机械性能,尤其是碳纳米管已被广泛地用于可拉伸传感应用。同时基于CNT 的应变传感器同时显示出高灵敏度(~35)和出色的可拉伸性(45%)。然而,应变传感器在遇到潮湿、酸性和碱性环境等恶劣环境时很容易退化。进而具有超疏水性能的应变传感器受到越来越多的关注。由于超疏水性是通过低表面能材料和微米或纳米级纹理的结合来实现的,因此,大多数人造超疏水材料由于破坏了微米或纳米结构而无法承受机械磨损。此外,对高速水射流或液滴冲击的抵抗力差是阻止超疏水材料实际应用的另一个关键因素。近年来,人们已经做出了许多努力来构造超疏水可穿戴传感器。虽然取得了显著进展,但具有极好的机械强度和优异的耐化学性的超疏水性可伸缩传感器仍然很少。

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