碳纳米管/炭黑填充硅胶织物贴膜的制备及其压力特性研究

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智能服装用柔性触觉压敏传感材料需具备特定的力学及电学要求,在硅橡胶类高聚物中添加导电填料(金属颗粒,导电炭黑等)是最为普遍的制备方法。本文综述了国内外柔性传感器的研究现状、应用状况及目前传感材料制备方法,发现目前常使用的单一组分的功能材料在导电机制上存在局限性,而复合纳米粒子将有望显著增强导电性。  通过对炭黑(CB)、碳纳米管(CNTs)物化特性分析,利用相同电荷互相排斥原理分别添加阴、阳离子表面活性剂分散炭黑、碳纳米管,并利用相反电荷互相吸引原理,以炭黑、碳纳米管不同混合比例静电组装制备CB/CNTs复合导电材料,观察分析了其复合材料的微观结构,并进行了导电性测试,实验表明在CB∶CNTs为3∶2时,静电组装效果最好,得到最佳的“葡萄串”结构,且炭黑、碳纳米管的协同效应有效增强了其复合材料的导电性。  从柔性材料角度出发,以液体硅胶聚合物为基底,通过添加CB/CNTs导电填料,制备五种不同质量分数的压敏柔性复合导电材料,分别对其导电性、压阻特性、灵敏度、弛豫现象及机械力学性能等进行测试,证明了碳纳米管具有增强复合材料稳定性,增加导电性的作用。分析了复合导电填料添加量的不同对各性能的影响,结合理论分析确定CB/CNTs添加比例为13%时各项性能最好,并最终提出将CB/CNTs/硅胶压敏材料与织物结合的“三明治”结构贴膜的实验方案,简化了制作过程,提高了柔性压力传感器的制造精度和成品率。  本课题成功地实现了CB/CNT纳米复合材料的制备,并将其作为导电填料加入硅胶成膜,进行了压力-电阻特性测试,为压敏传感器,智能服装的研究打下了一定的基础。
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