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导电聚合物/纳米纤维基应变式压力传感器的研究进展
2022/3/10 15:04:43 admin

DOI: 10.3390/polym13244281

 

导电聚合物属于一类在电性能方面表现出色的聚合物,其具有固有的离域π电子以及从半导电到金属导电区域的可调范围。导电聚合物及其复合材料在应变式压力传感器的应用中具有更强的功能性,尤其是在灵敏度、传感范围、耐用性和机械坚固性等方面。采用静电纺丝工艺可以形成具有溶液加工特性的微纳米级纤维,并通过形成超长纤维结构提供令人满意的纵横比。本综述全面介绍了导电聚合物的基本原理、传感器制造、工作模式以及在实现薄膜、多孔和纳米纤维传感器灵敏度、宽传感范围、减少滞后和耐用性方面的最新趋势。此外,为了克服现有挑战,本文系统综述了纳米纤维和纺织品基传感设备在技术时代的重要性及其未来发展方向。

 

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图1.从应变式压力传感器响应图中获得的品质因数,(a)响应和恢复时间,以及(b)传感响应图中的滞后。

 

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图2.(a-f)拉伸应变传感器和(g,h)压缩压力传感器的机械性能和传感响应曲线。

 

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图3.(a)电容式、(b)电阻式、(c)摩擦电式和(d)压电式压力传感器的工作原理。

 

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图4.(a)采用气相聚合工艺形成导电结构纳米纤维素的示意图。(b)基于溶液的氧化聚合形成导电纺织品。

 

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图5.(a)形成具有预裂形态的中空泡沫状聚苯胺结构的示意图。(b)纤维素纳米纤维功能化改善分散性,共同形成均匀的聚苯胺层。

 

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图6.(a)由单壁碳纳米管导电聚合物复合材料支撑的分层导电桥接结构。(b)采用冷冻干燥法改善化学交联导电气凝胶的稳定性。

 

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图7.(a)静电纺丝随机和定向纤维传感器的制备过程。(b)通过凝固浴溶液改性快速制备导电纤维的湿纺方法。(c)扭曲的聚氨酯复丝纤维结构呈现出微裂纹形态。(d)电纺定向纤维电阻响应因子及其在相应应变下的定向行为。

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