高弹导电PU纳米纤维结构调控与力学传感性能研究
发布时间：2023-04-20 20:19
柔性应变传感器具有柔韧、可折叠、质量轻、集成度高等优点,在健康监测、可穿戴电子设备、电子皮肤等领域具有广阔的发展前景。柔性应变传感器的核心部件由导电敏感膜和柔弾性基底组成,柔性应变传感器具有两个重要的性能参数,分别是宽应变感应范围和高应变灵敏度。宽应变范围需要柔性传感器在大应变下维持稳定的导电网络,而高灵敏度需要柔性传感器的导电通路在小应变下发生大变化,两者互为矛盾。为解决这一矛盾,本文在聚氨酯(PU)纳米纤维膜中引入碳纳米管(CNT)和炭黑(CB),CNT具有一维细长管状形态,在牵伸过程中可以保留大量的接触位点,保证导电网络的稳定性;CB粒子之间以点对点的形式接触,在较小应变下,由CB构成的导电通路可被急剧破坏。综上所述,本论文利用预聚法合成聚氨酯(PU),在预聚过程中加入CNT,在扩链过程中加入CB,结合静电纺丝技术制备导电纳米纤维膜。通过调控PU的微观结构来改善导电PU纳米纤维膜的力学性能,CNT和CB的协同作用使PU导电纳米纤维膜同时获得宽应变范围和高灵敏度。首先,本论文以聚丙二醇2000(PPG 2000),4,4二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)为原料,无水乙二胺(EDA...
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 聚氨酯
1.1.1 热塑性聚氨酯
1.1.2 聚氨酯的合成方法
1.1.3 聚氨酯的微相分离结构
1.1.4 聚氨酯在柔性传感领域的应用
1.2 柔性力学传感器
1.2.1 柔性力学传感器的分类
1.2.2 柔性力学传感器的性能要求
1.2.3 柔性力学传感器的研究现状
1.3 静电纺丝技术
1.4 碳纳米管和炭黑的性能以及研究现状
1.4.1 碳纳米管
1.4.2 炭黑
1.5 本课题的研究内容及意义
1.5.1 课题的研究目的和意义
1.5.2 课题研究主要内容
第二章 硬段含量对PU纳米纤维微观结构与力学性能的影响
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与实验仪器
2.2.2 不同硬段含量聚氨酯纳米纤维膜的制备
2.2.3 微观形貌表征
2.2.4 FT-IR测试
2.2.5 DSC性能测试
2.2.6 XRD性能测试
2.2.7 力学性能测试
2.2.8 弹性回复测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 红外光谱分析
2.3.2 DSC性能分析
2.3.3 XRD性能分析
2.3.4 力学性能分析
2.3.5 弹性回复性能分析
2.3.6 微观形貌分析
2.4 本章小结
第三章 软硬链段添加碳纳米管/炭黑对聚氨酯纳米纤维性能的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与实验仪器
3.2.2 CNT/PU导电纳米纤维膜的制备
3.2.3 CB/PU导电纳米纤维膜的制备
3.2.4 微观形貌表征
3.2.5 FTIR分析
3.2.6 DSC性能分析
3.2.7 XRD性能分析
3.2.8 TG性能分析
3.2.9 力学性能分析
3.2.10 电性能分析
3.2.11 传感性能分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 微观形貌分析
3.3.2 FTIR分析
3.3.3 DSC分析
3.3.4 XRD分析
3.3.5 TG分析
3.3.6 力学性能分析
3.3.7 电性能分析
3.3.8 传感性能分析
3.4 本章小结
第四章 CNT/CB/PU导电纳米纤维膜的制备及传感性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与实验仪器
4.2.2 CNT/CB/PU纳米纤维膜的制备
4.2.3 电性能测试
4.2.4 力学性能测试
4.2.5 传感性能测试
4.2.6 人体运动监测
4.3 结果与讨论
4.3.1 电性能分析
4.3.2 力学性能测试
4.3.3 传感性能测试
4.3.4 人体运动监测
4.4 本章小结
第五章 主要结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文
本文编号：3795223
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 聚氨酯
1.1.1 热塑性聚氨酯
1.1.2 聚氨酯的合成方法
1.1.3 聚氨酯的微相分离结构
1.1.4 聚氨酯在柔性传感领域的应用
1.2 柔性力学传感器
1.2.1 柔性力学传感器的分类
1.2.2 柔性力学传感器的性能要求
1.2.3 柔性力学传感器的研究现状
1.3 静电纺丝技术
1.4 碳纳米管和炭黑的性能以及研究现状
1.4.1 碳纳米管
1.4.2 炭黑
1.5 本课题的研究内容及意义
1.5.1 课题的研究目的和意义
1.5.2 课题研究主要内容
第二章 硬段含量对PU纳米纤维微观结构与力学性能的影响
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与实验仪器
2.2.2 不同硬段含量聚氨酯纳米纤维膜的制备
2.2.3 微观形貌表征
2.2.4 FT-IR测试
2.2.5 DSC性能测试
2.2.6 XRD性能测试
2.2.7 力学性能测试
2.2.8 弹性回复测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 红外光谱分析
2.3.2 DSC性能分析
2.3.3 XRD性能分析
2.3.4 力学性能分析
2.3.5 弹性回复性能分析
2.3.6 微观形貌分析
2.4 本章小结
第三章 软硬链段添加碳纳米管/炭黑对聚氨酯纳米纤维性能的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与实验仪器
3.2.2 CNT/PU导电纳米纤维膜的制备
3.2.3 CB/PU导电纳米纤维膜的制备
3.2.4 微观形貌表征
3.2.5 FTIR分析
3.2.6 DSC性能分析
3.2.7 XRD性能分析
3.2.8 TG性能分析
3.2.9 力学性能分析
3.2.10 电性能分析
3.2.11 传感性能分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 微观形貌分析
3.3.2 FTIR分析
3.3.3 DSC分析
3.3.4 XRD分析
3.3.5 TG分析
3.3.6 力学性能分析
3.3.7 电性能分析
3.3.8 传感性能分析
3.4 本章小结
第四章 CNT/CB/PU导电纳米纤维膜的制备及传感性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与实验仪器
4.2.2 CNT/CB/PU纳米纤维膜的制备
4.2.3 电性能测试
4.2.4 力学性能测试
4.2.5 传感性能测试
4.2.6 人体运动监测
4.3 结果与讨论
4.3.1 电性能分析
4.3.2 力学性能测试
4.3.3 传感性能测试
4.3.4 人体运动监测
4.4 本章小结
第五章 主要结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文
本文编号：3795223
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3795223.html
