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中科院福建物构所吴立新/王剑磊团队《ACS AMI》:表面构建3D导电网络制备高灵敏度聚氨酯传感器
2022-05-12  来源:高分子科技

泡沫传感器制备示意图


  该工作开发了一种实用、可扩展、高导电性、低填充物含量的柔性3D打印压阻传感器。他们将熔融沉积建模FDM)3D打印技术结合原位喷涂技术,制备了一种导电传感器。在传感器的3D打印过程中,将石墨烯悬浮液喷洒在每一层上,这有助于在打印传感器的表面和界面上形成导电网络。沉积在表面上的石墨烯通常会受到纳米颗粒分层的影响,并随着时间的推移失去其功能。为了避免这种情况,对制备的样品进行发泡处理。发泡处理使传感器内部形成微孔结构,并且表面沉积的石墨烯能够嵌入TPU表面。


  这项工作中采用的制备方式能够在传感器中形成稳定且连接的传导路径,具有优异的电阻和抗恶劣条件(暴露于有机溶剂)的能力。此外,当压缩传感器承受了80%的严重压缩应变的灵敏度,GF为 1.82,灵敏度为2.316kPa?1。导电网络根据填充图案而变化,影响其电灵敏度。网格填充显示出良好的阻力,在拉伸下,该图案产生的电流比其他图案更高,并且显示出比其他填充方式延迟的导电路径断开。因此,嵌入式石墨烯/TPU导电传感器具有良好的稳定性和良好的灵敏度。此外,开发的传感器用于监测人体运动和动作。 



传感器在不同有机溶剂超声处理后的电阻变化


 

不同填充图案下的电阻响应 



传感器应用于人体信号检测


  原文链接:Facile Fabrication of Highly Sensitive Thermoplastic Polyurethane Sensors with Surface- and Interface-Impregnated 3D Conductive Networks | ACS Applied Materials & Interfaces

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c03351


作者团队简介:


  该团队主要围绕树脂结构设计与合成、高分子纳米复合技术、纤维复合材料增强增韧和3D打印树脂功能化。在基础研究、应用研究及产业化研究积累了丰富的经验并掌握大量的关键技术,建立了“知识创新—技术创新—工程产业化”三者互相支持、良性互动的科技创新体制。团队承担了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院、国家商用飞机创新中心和福建省各类科技项目以及企业委托横向开发项目60余项。研究成果在Advanced Functional Materials、Journal of Materials Chemistry A、Chemical Engineering Journal、Carbon、ACS Applied Materials & Interfaces、Nanoscale、Composites Science and Technology等期刊发表研究论文62篇;申请专利61项,授权28项。

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(责任编辑:xu)
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