【摘 要】
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静电纺丝法作为一维纳米材料的一种典型制备方法,其产物微纳米纤维膜具备比表面积大,孔隙率高,柔韧性强等特点,在诸如可穿戴设备、能源、过滤等领域有着广泛的应用前景。由于目前单一组分难以同时实现多种功能,并且静电纺丝的高聚物存在诸如电性能弱、不耐高温等缺点,因此通过电纺将不同性能有机物同相无机纳米材料结合,以期获得兼有各种性能的复合材料是一种比较通用的解决方案。基于此,本文主要进行了以下纳米复合材料的设
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静电纺丝法作为一维纳米材料的一种典型制备方法,其产物微纳米纤维膜具备比表面积大,孔隙率高,柔韧性强等特点,在诸如可穿戴设备、能源、过滤等领域有着广泛的应用前景。由于目前单一组分难以同时实现多种功能,并且静电纺丝的高聚物存在诸如电性能弱、不耐高温等缺点,因此通过电纺将不同性能有机物同相无机纳米材料结合,以期获得兼有各种性能的复合材料是一种比较通用的解决方案。基于此,本文主要进行了以下纳米复合材料的设计、制备及其在柔性器件应用方面的研究。首先,设计了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)/钛酸钡纳米线(BTO NWs)的复合材料电纺压电纤维膜,用于监测人体运动的无线可穿戴式压电器件。通过对其纺丝材料、工作机理进行了研究探索,该器件的灵敏度可达0.017 kPa-1,响应时间为290 ms。并且该器件可以置于运动的人体部位或衣物上,通过电源转换、数据转换控制、信号采集放大、无线数据传输(蓝牙)模块等在内的无线发射装置,将产生的压电信号通过实时无线传输,由定制的手机APP捕捉和还原,从而实现人体运动的无线监测。其次,利用静电纺丝技术并结合抽滤方法,制备了一种高度可拉伸、电阻变化小、并具有高度导热性的柔性可拉伸电极。该拉伸电极可在外界应变100%时仍保持良好的电学性能。另外,二维氮化硼纳米片的加入使得样品导热性增强,可避免使用过程中由于焦耳热产生的热失效,从而达到保护器件、延长器件寿命的目的。由于制备方法简单、成本低,该柔性可拉伸电极在新一代智能电子、高温电力、电子设备等领域具有很好的应用前景。
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