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随着社会发展,柔性传感材料越来越受到国内外研究学者的关注。它可以与纺织品结合,制备智能纺织品,用于人体健康或运动状态监控、娱乐休闲等领域。碳纳米管(carbon nanotube,简称CNT)纱线具有优异的电学性能、柔韧性及压阻传感效应,是制备柔性导电/传感材料的理想选择。然而,CNT纱线由于直径较小,且内部CNTs仅靠较弱的范德华力连接,结构松散,排列紊乱,其拉伸力学、耐磨等机械性能不能满足纺织品织造、洗涤等要求。此外,CNTs为纳米尺寸,与皮肤直接接触容易进入人体表皮细胞,带来安全隐患,也限制了CNT纱线在智能纺织品领域的应用。为了解决以上问题,本课题通过涂层复合的方法制备了具有皮芯结构的碳纳米管/聚乙烯醇(CNT/PVA)涂层纱线,并研究了其在柔性应变传感、柔性湿敏开关传感领域的应用。首先,本课题研究了CNT纱线的基本性能及其在空气中的热氧化,为碳纳米管/聚合物复合纱线制备工艺进行探索。研究发现,250℃以上热淬火处理会使CNT纱线直径收缩,表面含氧官能团增加,拉伸断裂模式从韧性断裂变为脆性断裂,断裂伸长率降低。相同温度下热退火处理不会影响其断裂伸长率。表明碳纳米管/聚合物复合纱线制备过程中,应避免使固化温度高于250℃,且避免快速降温或快速升温。然后,本课题设计了一套用于碳纳米管/聚合物涂层纱制备的涂层复合设备。本课题制备的CNT/PVA涂层纱具有皮芯结构,由CNTs芯层与CNT-PVA复合层构成,且CNT-PVA复合层的厚度可调节。当PVA聚合物溶液质量分数为5%时,CNT/PVA涂层纱的拉伸强度为249.9MPa,比纯CNT纱线的145.5MPa提升了71.7%;杨氏模量为6.69GPa,比纯CNT纱线的2.6GPa提升了157%;其断裂伸长率相对稳定,耐磨性提高1倍,且磨损后呈块状的CNT-PVA复合层碎屑不会进入皮肤,在使用中更为安全。其次,本课题制备了基于CNT/PVA涂层纱的柔性应变传感材料。采用5%PVA溶液制备的CNT/PVA涂层纱的电导率为447.1 S/cm,可用作柔性导线。其传感系数为2.36,比纯CNT纱线的1.64提高44%,且线性度接近于1,皆优于文献报道的同类型应变传感材料。CNT/PVA涂层纱的拉伸传感系数、导电性在循环拉伸与渐进拉伸中拥有很好的稳定性。该CNT/PVA涂层纱线可植入智能织物中,用于人体运动形态监测。最后,本课题制备了基于CNT/PVA涂层纱线的柔性湿敏开关传感材料。该传感材料的电阻在低相对湿度(RH)下几乎不变,当RH高于75%以后,由于PVA的吸湿溶胀性,其电阻快速增大,显示出优异的湿敏开关特性。该湿敏传感材料在100%RH下灵敏度达1.89,具有制备可重复性,能反复使用,湿滞较小等优点,是智能纺织品中检测人体体液分泌(如呼吸、汗液、伤口)、环境湿度的理想传感材料。