【摘 要】
：
柔性应变传感器是将外部刺激转化为电学信号的一类器件,其具有可弯曲和可拉伸的特性,在软体机器人、生物医疗以及人机交互等方面已有大量研究报道。柔性应变传感器的核心部件是应变传感材料,制备耐拉伸和环境稳定的应变传感材料仍具有较大的挑战。针对上述问题,本论文利用共价键交联与非共价键交联共同作用的策略,制备出耐拉伸、保水性和粘附性的双网络离子水凝胶,耐拉伸环境稳定的双网络乙二醇有机凝胶和耐拉伸耐潮湿的弹性体
论文部分内容阅读
柔性应变传感器是将外部刺激转化为电学信号的一类器件,其具有可弯曲和可拉伸的特性,在软体机器人、生物医疗以及人机交互等方面已有大量研究报道。柔性应变传感器的核心部件是应变传感材料,制备耐拉伸和环境稳定的应变传感材料仍具有较大的挑战。针对上述问题,本论文利用共价键交联与非共价键交联共同作用的策略,制备出耐拉伸、保水性和粘附性的双网络离子水凝胶,耐拉伸环境稳定的双网络乙二醇有机凝胶和耐拉伸耐潮湿的弹性体。将无机盐溶液或纳米导电填料与所制备的柔性基体掺杂,制备出具有不同电学和机械性能的应变传感材料。首先,论文在溶解有LiCl和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的水溶液中加入交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA400）和单体丙烯酰胺（AAM）,通过光引发自由基聚合制备出聚丙烯酰胺/聚乙烯吡咯烷酮（PAM/PVP）双网络离子水凝胶,其中AAM和PEGDA400共价键交联成为聚丙烯酰胺（PAM）聚合物网络,该PAM共价键交联网络与PVP形成共价键交联和物理缠结的PAM/PVP双网络结构。PAM/PVP双网络离子水凝胶在拉伸过程中由于共价键交联网络的断裂和高分子链的解缠耗散能量,使离子水凝胶具有耐拉伸性;LiCl掺杂使Li+与Cl-和水分子形成键能较高的水合离子,降低水分子的挥发速率,使离子水凝胶具有保水性。离子水凝胶具有2.0 S/m的电导率,在18000%的拉伸应变范围内具有2.49的拉伸灵敏度,相比于水凝胶较高的保水率。将离子水凝胶构建成应变传感器,用于检测肢体关节运动,也可用作超级电容器的凝胶电解质,制备出具有2500%拉伸应变且电容稳定保持的超级电容器。其次,论文以乙二醇为分散相,在达到临界缠结浓度的PVP分散液中溶解交联剂PEGDA400和单体AAM,热引发自由基聚合制备出PAM/PVP双网络乙二醇有机凝胶,其中AAM和PEGDA400共价键交联成为PAM聚合物网络,该PAM共价键交联网络与临界缠结浓度的PVP形成共价键交联和物理缠结的PAM/PVP双网络结构。理论计算表明PAM/PVP乙二醇有机凝胶的物理有效交联密度是PAM/PVP水凝胶的1/3,有利于分子链之间的舒展和滑移,使双网络乙二醇有机凝胶具有耐拉伸性。乙二醇具有较高的沸点和较低的凝固点,使乙二醇有机凝胶环境稳定性得到进一步提高。乙二醇有机凝胶具有21000%的拉伸应变,且在-20和80℃的温度条件下拉伸应变保持不变。将石墨烯、多壁碳纳米管和银纳米线分别掺杂到乙二醇有机凝胶中,制备出纳米复合型应变传感材料。石墨烯掺杂的乙二醇有机凝胶,在50000次的循环拉伸范围以内,具有稳定的响应信号;多壁碳纳米管掺杂的乙二醇有机凝胶,具有3098.99的拉伸灵敏度;银纳米线掺杂的乙二醇有机凝胶,具有22000%的拉伸应变。将这些应变传感材料用作应变传感器,可实时检测人体不同关节部位的运动形变,在可穿戴方面显示出应用潜力。最后,论文使用三聚氯氰和端羟基聚丁二烯反应形成共价键交联网络,将巯基乙酸通过点击化学和C=C反应,引入的-COOH使分子链之间形成氢键相互作用,制备出一种新型TCT-HTPB-COOH弹性体,这种基于共价键交联和氢键相互作用的结构使TCT-HTPB-COOH弹性体具有4200%的拉伸应变。将多壁碳纳米管分散液喷涂于弹性体表面制备出柔性应变传感材料,在3900%的拉伸应变范围内的拉伸灵敏度为2.15;在9000次的循环拉伸范围内,具有稳定的响应信号。这种柔性应变传感材料在水中放置120 min后相对电阻不变,显示出耐潮湿特性。将其用作应变传感器,在水中检测人体手指弯曲,其相对电阻值与在空气中测试的相对电阻值相同,显示出在潮湿环境中稳定的运动检测能力。
其他文献
光电催化水分解产氢,将太阳能储存在氢气中,是解决全球化石能源短缺以及温室效应问题的理想途径之一。近年来,科研工作者在p-型半导体及产氢催化剂的研究方面取得了长足的进展,但目前已有的产氧光阳极和产氢光阴极普遍存在光-氧和光-氢转化效率低、稳定性差、以及光阳极和光阴极光电催化性能不匹配、工作介质不兼容等问题,限制了光电催化水分解技术的规模化应用。因此,仍亟需研发高效、稳定、廉价且性能匹配、工作介质兼容
超级电容器具有高电容量及高倍率性能的优点,是一种很有应用前景的储能装置。设计具有良好的物化性能和结构的高效电极材料对下一代高性能超级电容器的研发具有重要意义。石墨烯（Gr）、碳纳米管（CNT）和碳纳米线圈（CNC）等碳纳米材料及其复合材料具有优异的导电性、大比表面积、高稳定性、易加工和低成本等优势,是极具潜力的电极材料。然而,Gr的堆叠和CNT的团聚降低了其比表面积,从而限制了其表面赝电容纳米结构
为应对气候变化,我国提出二氧化碳（CO2）排放总量要在2030年前达到峰值,并于2060年前实现碳中和。利用氢气（H2）将CO2转化为甲醇是减少CO2净排放的重要途径。氧化铟（In2O3）凭借其表面氧空位可以有效活化CO2和H2,具有优异的CO2加氢制甲醇性能,并可以耦合分子筛进一步将生成的甲醇转化为烃。然而In2O3催化活性低、易烧结等缺点限制了其CO2加氢催化性能的提升。本文以不同晶相In2O
本论文报道了利用曼尼希反应、格罗布克-布莱克本-比安奈姆反应和康拉德-林帕赫式多组分反应（MCR）,高效绿色地合成几种不同类型有机化合物的方法,包括β-氨基酯、咪唑并吡啶和吡啶并嘧啶-4-酮。并通过理论计算对其中β-氨基酯的形成机理进行了理论研究,同时对所得到的一些目标产物进行了生物学活性测试,以用于药物发现中的药物筛选与对接研究。内容和结果如下:首先,建立了一种新型、高效、简便的方法,即采用PP
通用设计理念是一种设计风格,它提倡为满足所有人而设计,不论使用者的能力和社会人口特征如何。通用设计被视为社会可持续性发展的一个要素。购物中心作为主要的休闲活动场所之一,可以根据通用设计理念进行设计和评估,提高所有购物者的可用性。目前,在商场的设计准则中,并没有明确的通用设计定义。因此,基于通用设计理念的设计和评估指南非常有限。本研究通过对购物中心通用设计特征概念成分的转化和定义,弥补了这一知识上的
二氧化铪（HfO2）是代表性的高介电常数材料,已成功应用于65 nm及以下技术节点的互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路大规模工业化生产。2011年,德国Qimonda公司的T.B（?）scke等首先报道了 Si掺杂HfO2纳米薄膜的铁电和反铁电性质,这一新发现赋予了 HfO2更加丰富的研究内涵和全新的应用价值。HfO2基新型铁电薄膜兼具无铅、物理膜厚超薄、特别是优秀的Si基CMOS集成工艺兼
后过渡金属配合物催化乙烯和极性单体的共聚,可以得到功能化聚乙烯。通过配体修饰可以改进催化剂的结构,进而调控聚合物的微观结构。目前实验手段无法得知聚合机理和解释一些实验现象,因此,我们运用密度泛函理论研究共聚反应机理,探明催化活性差异的根源,为后序进行催化剂的设计提供理论指导。主要结论如下;（1）对比研究两种不同取代基的膦磺酸钯配合物A（（POOMe,OMe）PdMe（Pyridine）,POOMe
Half-Heusler合金是一种热电性能和力学性能优异的热电材料,由于其工作温度区间为中高温区域,因此在废热回收和深空探测等领域具有很好的应用前景。目前普遍认为,性能较好的N型MNiSn（M=Ti,Zr,Hf）half-Heusler热电材料为Zr1-x-yHfxTiyNiSn1-zSbz（x,y=0～1,z=0～0.04）体系。然而,该体系中Hf的最优掺杂量在0.4～0.7之间,由于Hf元素价
随着智能大数据时代的来临,多媒体数据呈现爆炸式增长。面对如此海量的、高维的、服从不同分布的大规模数据,如何快速且有效地对其进行检索、分类、并且能够从中提取有利用价值的信息,已经成为现代机器学习最具有挑战性的前沿方向之一。迁移学习是机器学习领域用于解决标注数据稀缺这一基础问题的重要方法,它放宽了传统机器学习中训练数据和测试数据需要满足独立同分布的假设条件,因而能够在两个彼此不同但又相关的领域之间发掘
在肾衰竭患者体内普遍存在蛋白结合尿毒症毒素（Protein bound uremia toxins,PBUT）。该类毒素一般是指与人血清白蛋白结合的分子量小于500道尔顿的疏水性小分子物质,包括已经被证实诱发肾透析患者产生心脑血管并发症的硫酸吲哚酚、硫酸对甲酚等,占肾衰竭患者体内毒素约26%。现有血液透析技术对肌酐、尿素氮等水溶性小分子去除效果良好,但对蛋白结合尿毒症毒素去除效果不佳,发展高效的P