DOI: 10.3390/app11031124

多年来，开发出可集成到士兵装备中的适应性较强的监测系统，并使其尽可能的舒适和轻便（避免使用刚性电子设备），已变得至关重要。电纺超细纤维由于其优异的性能，尤其是其柔性和轻便性，而成为适用于该应用的优质材料。石墨烯纳米片（GNPs）的功能化使其成为开发新型导电材料的理想替代品。在这项工作中，将基于聚己内酯（PCL）的静电纺丝膜浸渍不同浓度的GNPs，以创建具有压阻特性的导电表面。所有样品均经过适当表征，证明了GNPs在膜表面的均匀分布和吸附。此外，还研究了所开发系统的电性能，包括电导率、压阻特性和应变系数（GF）。2％GNPs-PCL样品的最大电导率为0.079S/m。所研制的压阻传感器对外部压力显示出高灵敏度，并且对重复压制具有出色的耐久性。当GNPs含量为0.5％时，膜的GF（3.20）值最佳。因此，本文提出了一种基于静电纺丝PCL超细纤维和GNPs开发柔性压阻传感器的简单方法。

图1.石墨烯纳米片（GNPs）-聚己内酯（PCL）膜的制备流程图。

图2.压阻性能评估的实验配置示意图。

图3.在不同PCL浓度下制备的电纺纤维的场发射扫描电子显微镜（FESEM）图像及其直径分布直方图：氯仿（CHF）/二甲基甲酰胺（DMF）（4:1）中的PCL浓度为（a）15％；（b）20％；（c）25％（w/v）。从左至右：2000×（50µm）；10,000×（10µm）。

图4.在不同工艺条件下（外加电压、流速和针头-收集器距离）制备的电纺PCL纤维的FESEM图像及其直径分布直方图：（a）25kV，240mm，1mL/h；（b）25kV，240mm，2mL/h；（c）28kV，240mm，1mL/h；（d）28kV，240mm，2mL/h；（e）25kV，260mm，1mL/h；（f）25kV，260mm，2mL/h；（g）28kV，260mm，1mL/h；（h）28kV，260mm，2mL/h，CHF/DMF（4:1）中的PCL浓度为15％（w/v）。

图5.制备GNPs-PCL膜的浸渍方法示意图。将PCL膜在室温下浸入GNPs/乙醇溶液中1小时。最后，将涂覆的膜在室温下进行干燥。

图6.（a）和（b）PCL超细纤维；（c）和（d）0.2％GNPs-PCL膜；（e）和（f）2％GNPs-PCL膜的FESEM图像。从左到右，这些图像的放大倍率分别为10,000×（10μm）和50,000×（2μm）。

图7.GNPs、PCL和含不同百分比GNPs的GNPs-PCL膜的热重分析（TGA）（a）和导数热重分析（DTG）（b）曲线。

图8.GNP（黑色），PCL膜（深蓝色），0.5％（红色）和2％GNPs-PCL膜（浅蓝色）的拉曼光谱。

图9.样品的电性能：（a）浸泡1小时并经过五次连续洗涤/干燥处理后的GNPs-PCL膜的电阻和无载GNPs质量；（b）浸渍数次（5分钟，15分钟，30分钟和60分钟）后1％GNPs-PCL膜的电阻和无载GNP质量。

图10.PCL膜（a），0.05％GNPs-PCL膜（b），0.1％GNPs-PCL膜（c），0.2％GNPs-PCL膜（d），0.5％GNPs-PCL膜（e），1％GNPs-PCL膜（f）和2％GNPs-PCL膜（g）的压阻响应。

图11.电导率和GF与GNPs浓度的关系。