离子导电弹性体黏合剂的进展及应用

随着柔性电子和可穿戴智能设备的快速发展,其重要组成之一柔性力学传感器已成为连接生物系统与传统电子器件的主要理想接口,因其可模拟人体皮肤感知特性,实现对人体多种多维度生理信号的稳定监测。作为这类传感器的核心材料,可拉伸柔性导体成为限制柔性力学传感器快速发展的关键,迫切需要克服内在弱点与突破发展瓶颈,以满足日益增长的需求。可拉伸柔性导体在应用中需要附着在皮肤或者各种基体上,因此稳固黏附性和自修复性是关键特性。作为一种新型柔性导体,全固态离子导电弹性体黏合剂由于解决了水/有机凝胶水蒸发和凝固、离子凝胶中液体经挤压易泄露以及难以兼顾电导率和力学性能等问题,已经成为智能柔性电子器件的理想候选核心材料之一。本文综述了离子导电弹性体黏合剂的黏附机理、自修复机理,以及近年来主要弹性体黏合剂的类型和合成方法,并对其在柔性电子等多个领域的代表性应用进行了介绍。同时,展望了弹性体黏合剂目前发展和实际应用存在的挑战和问题,为高性能弹性体黏合剂的分子设计以及在柔性电子产品的应用提供可行性依据和有益启示。

纳米纤维素-可聚合低共熔溶剂离子导电弹性体的制备及性能研究

本研究采用紫外光引发原位聚合法将丙烯酸-氯化胆碱合成的可聚合低共熔溶剂(polymerizable deep eutectic solvents,PDES)与纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibril,CNF)气凝胶结合,并引入植酸以增强CNF与PDES之间的结合作用,制得含有丰富的共价键和非共价键(氢键)的离子导电弹性体,通过多种现代仪器分析测试其性能。结果表明,该离子导电弹性体在机械性能(应力和应变分别可达0.38 MPa和1378%)、热稳定性、抗冻性、离子电导性(离子电导率可达3.9 mS/m)和紫外屏蔽性方面具有明显优势,同时具有一定的抗疲劳性和弹性,且基于其组装的柔性应变传感器对人体运动表现出快速、稳定、可逆的信号响应。

EMI/RFI热塑性导电弹性体的特点及应用

高导电性能的热塑性导电弹性体是一种防护电磁波干扰(EMI/RFI)的高分子功能复合材料,在电子/微电子工业中的电磁兼容(EMC)领域具有重要应用。介绍了热塑性导电弹性体的特点、分类和应用领域以及新型热塑性导电弹性体的研究进程和发展方向。

感压导电弹性体的研究 第二报 诸因素对感压特性影响的研究

本文是研究各种因素对感压特性的影响。研究表明:导电粒子含量对复合物的感压特性影响很大,导电粒子含量太大或太少,试样感压效应小,未达实用要求。胶料对复合物的感压特性有影响。温度对复合物感压特性的影响亦视胶种而异,对通用胶复合物来说,使用温度不宜高于80℃。复合物电阻变化的响应时间为几毫秒至十几毫秒级。热空气老化,通电老化,耐电压等试验,在本文试验条件下,NR和EPDM复合物都保持其感压特性,NR复合物在室温放置6个月以上,仍具有明显的感压特性。

大形变条件下的导电弹性体研究进展

近年来,智能材料发展迅速,尤其是一些柔性的电子产品、可穿戴智能设备已经渐渐普及。有别于传统电子器件,此类器件以其良好的可延展性、便携性、可穿戴性等特点,给人们的生活带来了极大的便利。然而,多数柔性电子器件仍存在形变能力差的缺点。综述了近年来导电弹性体,特别是在大形变条件下使用的导电弹性体的结构设计、控制制备与性能优化等方面的研究进展,提出了导电弹性体发展面临的困难与挑战,并展望了导电弹性体及通过其制造的柔性电子器件的应用前景。

感压导电弹性体的研究 第三报 感压导电机理

本文对感压导电弹性体的感压导电机理进行了探讨,认为:对于感压导电弹性体,由于弹性体基材可以变形而不可压缩;导电粒子则不可变形也不可压缩,使得导电粒子填充量在受压局部发生变化而引起电阻的变化。试样电阻变化大的原因是导电粒子体积填充量在一定范围内变化时,传导机制由空间电荷传导为主转变为隧道效应传导和欧姆传导为主。

纤维素纳米纤丝-碳纳米管/天然橡胶柔性导电弹性体的合成与性能

利用纤维素纳米纤丝(Cellulose nanofibers,CNFs)搭载碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)均匀分散在天然橡胶(Natural rubber,NR)基体中,制备了具有高强度和高柔韧性的复合导电弹性体(CNF-CNT/NR)。通过对其化学结构、微观结构、力学性能和电学性能等研究发现,CNFs能有效协助CNTs在NR基体中均匀分散,使得弹性体的力学性能和电学性能显著提高。当CNFs和CNTs含量分别为3和10 phr时,CNF-CNT/NR的强度和弹性模量可达6.44±0.32 MPa和8.77±0.48 MPa,约为纯NR的6.9和9.96倍,CNT/NR的1.49和1.59倍;其电导率可达1.78±0.86 S/m,在电流密度为0.3 A/g时比电容可达107 F/g;1.0 A/g的电流密度下循环充放电1 200次,其比电容仍为初始值的83%。该柔性导电弹性体具有优良的机械性能和电学性能,有望应用于柔性电子器件领域。

皮克林乳液法制备聚柠檬酸酯/多壁碳纳米管导电弹性体

以羟基化多壁碳纳米管(MWCNT)为粒子型乳化剂,与聚柠檬酸-1,8-辛二醇-co-Pluronic F127酯(POFC)预聚体乳液混合,形成类似皮克林乳液的分散液,并通过溶液浇铸及真空固化得到POFC/MWCNT导电弹性体。结果表明:MWCNT与POFC预聚体超声混合后可形成稳定的乳液,其固化成形后使最终的POFC/MWCNT弹性体表现出良好的导电性能和力学性能;体积电阻率由纯POFC的(6.89±0.55)×10^(8)Ω·cm降至(2.43±0.29)×10Ω·cm;拉伸强度最高增至纯POFC的2.85倍,断裂伸长率最高增至纯POFC的1.53倍;MWCNT的加入也略微增加了弹性体的疏水性。

软硬段交联共聚物基离子导电弹性体

通过一步点击聚合反应制备了软硬段交联共聚物基锂盐离子导电弹性体,其可作为柔性应变传感器用于监测手指弯曲和摩尔斯电码传输信息.硬段组分采用液晶基元,使膜在拉伸过程中分子趋于有序排列,增强弹性体的力学性能.软段组分采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯低聚物(Mn=750 g/mol),不仅能增加离子导电弹性体的断裂伸长率和透明度,而且所含的醚氧链段能解离锂盐和传输锂离子,提高离子导电弹性体的导电率.通过优化组分间的比例能得到高应变灵敏度和循环稳定的离子导电弹性体.

金属、碳材料及离子的导电弹性体的制备及其在柔性电子的应用

导电弹性体由于具有优异的导电性和可拉伸性,可用于各类柔性电子材料。但导电弹性体材料存在形变能力差、回弹性不佳、循环稳定性弱等问题,限制其应用。文章介绍导电弹性体的导电机理、导电网络构建方法,并总结近年来基于金属、碳材料及离子的导电弹性体的研究进展。分析导电弹性体在电子器件领域的应用前景和存在的问题。结果表明:导电弹性体的结构设计、导电填料分布及新型导电弹性体开发等方面应深入研究。

纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶柔性导电弹性体的制备与性能

以纤维素纳米纤丝(Cellulose nanofibrils,CNFs)为生物模板,将聚吡咯(Polypyrrole,PPy)原位聚合在CNFs表面,再将CNF-PPy复合物均匀分散到天然橡胶(Natural rubber,NR)弹性基体中,制备了具有高柔韧性的纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶(CNF-PPy/NR)导电弹性体。结果表明:CNFs可协助PPy在NR基体中形成三维导电网络结构,并提高弹性体的力学性能和导电性能,有效降低其逾渗阈值。当添加质量比为5%(以橡胶质量为基准,下同)的CNF和20%的PPy时,CNF-PPy/NR的拉伸强度可达(8.97±0.92)MPa,分别约为PPy/NR及纯NR的1.56倍和9.54倍,电导率可达(0.134±0.063)S/m;在0.3A/g的电流密度下,比电容可达96F/g,并在1.0A/g电流密度下循环充放电1 200次后,比电容仍可保持其初始值的72%。此导电弹性体具有良好的力学强度和电学性能,有望应用于柔性有机电子器件领域。

导电硅橡胶弹性体的性能与影响因素

介绍了在一定用途的绝缘聚合物上加适量导电填料(导电炭黑)生产导电塑料与导电硅橡胶弹体等导电聚合材料的方法。聚合材料的导电率随填料量的增加先缓慢上升,当填料量达到渗透极限后则以指数曲线快速上升。这种材料的机、电性能取决于原料和加工方法,与温度、拉伸、压力、电场状况等多种因素相关。此材料产品可应用于高电压及电子技术、医疗技术等领域。