【摘 要】
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柔性复合薄膜具有便携、质地轻、易于加工等特点而备受研究人员关注,在医疗健康监测、电子显示和储能材料等领域都得到了快速的普及。随着薄膜产业的不断发展,多功能化应用成为其当下研究的一大热点。在产品的制备流程中,聚合物基体的选取,填料在体系中的分散性等问题对于后期的应用来说至关重要。因此,在保证相应性能的同时,将柔性复合薄膜应用到多个不同领域仍是一个巨大的挑战。本文以水性聚氨酯（Waterborne p
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柔性复合薄膜具有便携、质地轻、易于加工等特点而备受研究人员关注,在医疗健康监测、电子显示和储能材料等领域都得到了快速的普及。随着薄膜产业的不断发展,多功能化应用成为其当下研究的一大热点。在产品的制备流程中,聚合物基体的选取,填料在体系中的分散性等问题对于后期的应用来说至关重要。因此,在保证相应性能的同时,将柔性复合薄膜应用到多个不同领域仍是一个巨大的挑战。本文以水性聚氨酯（Waterborne polyurethane,WPU）作为基体,不同形状的银（Ag）作为填料,通过溶液共混-喷涂等工艺来制备具有内部结构化差异的复合薄膜,探究了其多功能化的应用。本论文的主要研究内容如下:（1）利用氟表面活性剂降低水的表面张力,获得分散均匀的Ag微片/水混合液。然后与WPU进行共混,通过喷涂工艺制备了具有“砖-泥”结构的WPU/Ag微片复合薄膜。由于Ag的高导电性与导电网络的形成,复合薄膜表现出优异的电磁屏蔽和电热性能。电磁屏蔽效能可达到68.9 d B。在施加2 V的低电压下,薄膜表面可迅速升温至120℃以上。另外,复合薄膜的电性能对于拉伸应变行为表现出良好的响应性。（2）采用D-山梨糖醇作为添加剂,通过喷涂工艺,制备了WPU/Ag微球自粘性复合薄膜。该复合薄膜可以在不借助其他辅助的条件下,较好地贴合在人体皮肤上,从而精确地反馈人体行为动作的变化。当D-山梨糖醇的添加量为18.2wt%时,样品平均黏附力达到2.2 N/m。此外,该薄膜传感器不仅对人体手指、手腕弯曲等大应变行为有良好的反馈,而且对呼吸时腹部、咳嗽时喉结处以及颈部脉搏等微小形变都有稳定的信号输出。（3）采用逐层喷涂的工艺,以“WPU-Ag微球-MXene-WPU”的顺序制备了多层复合薄膜。对Ag微球层进行热压烧结处理,金属颗粒间产生了烧结效应,形成稳定连续的网络结构。研究结果表明,该多层复合薄膜具有出色的能量转化与收集能力。电/光热实验中,薄膜表面最高温度达到121.3℃和66.2℃。此外,利用电荷极性的差异,该复合薄膜可改装成单电极摩擦纳米发电机,实现了从机械运动中获取电能。
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