聚苯胺-聚氨酯電紡納米纖維膜制備及柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器組裝.pdf

1、高分子導(dǎo)電聚合物聚苯胺因其成本低廉、原料易得、合成工藝簡單，物理化學(xué)特性優(yōu)異、結(jié)構(gòu)設(shè)計多樣化、特有的摻雜方法、良好的環(huán)境穩(wěn)定性，在傳感器方面有廣闊的應(yīng)用前景。彈性聚氨酯因耐磨性能優(yōu)越，耐油、耐臭氧、耐老化、耐輻射、耐低溫、粘結(jié)力強(qiáng)、生物相容性好，被選擇作為靜電紡絲的原材料。本課題首先以聚氨酯為原料，通過靜電紡絲技術(shù)制備聚氨酯納米纖維基材；采用原位聚合法，在聚氨酯納米纖維膜上原位生成聚苯胺納米顆粒，得到導(dǎo)電性良好的柔性材料，并應(yīng)用于柔性應(yīng)

2、變傳感器。自制超薄柔性聚氨酯/聚苯胺應(yīng)變傳感器，并對該應(yīng)變傳感器的一系列性能進(jìn)行評價，包括機(jī)械性能、導(dǎo)電性能和應(yīng)變響應(yīng)靈敏性。論文主要工作如下：
　?。?）以聚氨酯為原材料，N,N-二甲基甲酰胺為溶劑，配置質(zhì)量濃度為20％的聚氨酯溶液作為靜電紡絲的紡絲液在自行搭建的靜電紡絲裝置上進(jìn)行紡絲。通過三組單一變量實(shí)驗(yàn)，得到靜電紡絲的最佳工藝條件——紡絲液質(zhì)量濃度為20%，紡絲電壓為15kV和接收距離為12.5cm。
　?。?）以聚氨

3、酯納米纖維膜作為基體材料，以準(zhǔn)備好的聚氨酯納米纖維膜作為基體材料，通過化學(xué)原位聚合反應(yīng)，在聚氨酯納米纖維膜基體上聚合聚苯胺，制備聚氨酯/聚苯胺復(fù)合納米纖維材料。掃描電鏡結(jié)果顯示，聚苯胺能夠均勻包覆在聚氨酯納米纖維表面；紅外圖譜證實(shí)了復(fù)合納米纖維中聚苯胺的存在；拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)表明，聚氨酯/聚苯胺復(fù)合納米纖維具有良好的機(jī)械性能；導(dǎo)電性能測試說明，聚苯胺最佳聚合工藝為苯胺單體濃度1.3 mol/L、聚合時間120 min；通過導(dǎo)電性能測試可知，

4、PU/PANI復(fù)合納米纖維導(dǎo)電性能優(yōu)良，電導(dǎo)率可達(dá)7.6×10-1S/cm，經(jīng)反復(fù)水洗后，電導(dǎo)率稍有下降，聚苯胺與聚氨酯納米纖維結(jié)合較為穩(wěn)定。
　?。?）將聚氨酯/聚苯胺復(fù)合納米纖維膜與柔性PVC結(jié)合，自制超薄柔性應(yīng)變傳感器（厚度約為10微米）。分別探討彎曲應(yīng)變和拉伸應(yīng)變下該柔性應(yīng)變傳感器的靈敏性，繪出標(biāo)準(zhǔn)化電阻-應(yīng)變的響應(yīng)曲線，并探討單個應(yīng)變循環(huán)周期內(nèi)應(yīng)變傳感器電阻變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)證明，該柔性傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化電阻具有良好的可逆性，反