基于AgNWs@丙烯酸酯弹性体的柔性应变传感器

柔性应变传感器因具有良好的柔韧性及可拉伸性在电子皮肤、健康监测等领域具有广泛的应用,尤其是基于纳米材料与聚合物柔性基底的柔性应变传感器,已经成为当前研究热点。本文采用银纳米线(AgNWs)作为导电材料,结合3种丙烯酸酯共聚物弹性体薄膜,采用掩模版和转印工艺制备了3种柔性应变传感器。通过对比分析3种不同丙烯酸酯基底薄膜的应变传感器的应变范围与灵敏度,发现3种应变传感器均具有较大的应变范围(拉伸应变大于50%),采用L5B5作为柔性衬底的传感器综合性能较为优异,灵敏度最高可以达到183,可用于检测人体运动等生理信号。

聚甲基丙烯酸甲酯对二硫化钼拉伸应变控制及拉曼光谱研究

自石墨烯问世以来,二维过渡金属硫化物二硫化钼(MoS_(2))成为了科研人员的关注热点。MoS_(2)在其原子厚度下具有独特的光学、电学和机械性能,是制造柔性电子器件的理想材料。在机械性能方面,MoS_(2)可以承受较大的应变,比传统的半导体材料高出了许多。研究中常使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)直接作为单层MoS_(2)的柔性衬底,但由于它们之间的范德华力十分微弱,柔性衬底在拉伸和弯曲过程中,单层MoS_(2)会发生较大的滑移,对柔性衬底施加的应变不能有效地传递到二维MoS_(2)的晶格上,导致应变传递效率低下。为提高MoS_(2)应变传递效率,提出了将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)旋涂在单层MoS_(2)上对其进行封装的方法,使PM‐MA与单层MoS_(2)形成强的相互作用力。结果表明,对PMMA进行多次应变控制时,传递到MoS_(2)的应变都相同,证实了MoS_(2)在应变过程中不会发生滑移。采用化学气相沉积法(CVD)制备MoS_(2),并用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)转移到柔性衬底上。通过对柔性衬底施加应变控制,研究单层MoS_(2)在PMMA上应变传递时的拉曼光谱,探究PMMA对MoS_(2)的应变控制,证实MoS_(2)应变传递的有效性。

离子液体掺杂左旋聚乳酸薄膜的制备及压电性能研究

聚L-乳酸(PLLA)不仅具有透明、柔软、绿色来源、可再生、可生物降解以及生物兼容等特点,还具有一定的剪切压电性能,是运动测量、健康监测、人机交互等领域的热点材料。然而左旋聚乳酸的压电性能较聚偏四氟乙烯(PVDF)弱。为进一步提升左旋聚乳酸薄膜的压电性能,通过少量掺杂(1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐)离子液体(IL)和后处理工艺制备了一种压电性能增强的左旋聚乳酸薄膜。采用X射线衍射、拉曼光谱、力学测试仪等设备详细研究了掺杂不同质量比IL(0%、0.25%、1%、4%)的PLLA薄膜在不同退火工艺下的结晶性能和压电特性。结果表明,PLLA薄膜的压电性能随着离子液体浓度的增加和退火时间的增加而增加;4%IL掺杂且退火2 h的PLLA/IL复合薄膜的电压响应信号达到0.64 V,是纯PLLA薄膜对照组电压响应峰值信号的2倍。因此,通过往PLLA薄膜合理掺杂IL和适当退火处理能够获得高压电性能的左旋聚乳酸薄膜。

光固化3D打印弹性体及负泊松比微结构的研究

弹性体材料具有显著的低杨氏模量和高拉伸应变特性,而被用在生物医学、软体机器人、以及柔性电子等新兴领域。微结构设计能够赋予材料更多的力学性能,负泊松比突破材料的纵向和横向应变特性,能够使弹性体材料具有更优异的性能。采用光固化3D打印的方式制备丙烯酸酯弹性体聚合物,通过负泊松比网格结构设计,设计力学性能可调的弹性体超材料。研究胞元结构的长度l、宽度a、厚度b、角度θ和边线宽度t等几何参数对丙烯酸酯弹性体材料的力学性能影响,并进行有限元分析。结果表明,负泊松比网格结构设计可获得较大范围的弹性模量(10~16 kPa)、拉伸比(300%~400%)、断裂强度(54~115 kPa)、以及泊松比(-0.08~-0.008),获得性能优异的微结构弹性体材料,为弹性体超材料的设计提供了有益的思路。