柔性多孔導電聚合物復合材料的制備及其壓阻效應研究.pdf

1、柔性多孔導電聚合物復合材料(PCPC)可具有顯著的壓阻效應，是“可穿戴”器件的重要材料，在機器人、健康監(jiān)測等領域都有著巨大的應用前景。目前，PCPC的制備方法主要有“浸漬法”及“冰固態(tài)模扳法”，所制材料雖然具有低密度及壓縮回彈性良好的特性，但材料的應變敏感系數（GF值）最高僅為3左右。
　　論文提出并研究了一種以高內相乳液，“一步法”制備PCPC的新方法:分別以氧化石墨烯(GO)水分散液和柔性單體為高內相乳液的分散相和連續(xù)相;在聚

2、合反應中，原位還原GO，增強的疏水性驅使還原氧化石墨烯(rGO)向“油/水”界面遷移;干燥后，rGO附著于材料腔壁表面，從而得到柔性PCPC。
　　本文分別以0.5-5μm及2-10μm兩種片層尺寸的GO為導電填料的前驅體，系統研究了Vitamin C還原GO的反應過程，進而考察了GO的尺寸及濃度，乳化劑的濃度及種類對PCPC微觀形貌、力學性能、導電性能及壓阻性能的影響。得出如下結論:
　　1.GO的還原反應研究:聚合反應中

3、，GO可被Vitamin C同步還原為具有優(yōu)良導電性能的rGO;
　　2.當GO的片層尺寸為0.5-5μm時:
　　(1)同步還原得到的rGO覆蓋材料的腔壁表面;rGO致使腔壁增強，PCPC形成閉孔結構;
　　(2)材料的電導率均隨著壓縮應變而增大，具有壓阻性能;
　　(3)隨著GO用量的增高（0.wt％～0.91 wt％，基于最終材料質量）:材料的平均孔徑略有降低，平均孔徑介于37μm與87μm之間;材料電導率

4、由4.70×10-5 S/m增大至5.93×10-3 S/m;應變靈敏度因子GF值呈現先減小后增大的趨勢，但最大值僅為1.03;
　　(4)提高乳化劑Span80用量（8wt％～23 wt％）:材料的平均孔徑減少，比表面積增大，填料面密度降低，因此電導率降低，GF值呈現先減小后增大的趨勢，但最大值僅為1.22;
　　(5)以高表面活性乳化劑HypermerA70替代Span80后，乳化劑用量對孔徑的影響與Span80相同，但

5、材料的平均孔徑可降至7μm，因此相比Span80，材料模量更高，電導率降低兩個量級;電導率隨應變呈現無規(guī)改變;稀疏的填料網絡對應變的響應靈敏度很低，GF值僅為0.2;加入增塑劑水楊酸甲酯后，SEM表明材料內rGO填料連通性增高，電導率增大，GF值略有增高。
　　3.采用片層尺寸為2-10μm的GO時，材料的性能明顯提升:
　　(1)雖然GO用量對材料電導率的影響與片層尺寸為0.5-5μm的GO影響相同，但GO用量為0.59