搜索熱:軸承 電磁超聲
掃一掃 加微信
首頁 > 新聞資訊 > 行業動態 > 消息正文
首頁 > 新聞資訊 > 行業動態 > 消息正文
“三明治”結構的透氣、柔韌導電復合膜
發布:Iron_MAN10   時間:2020/2/27 16:42:30   閱讀:101 
分享到新浪微博 分享到騰訊微博 分享到人人網 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter

傳統的電子產品結構中多有大量的硅、金屬、玻璃等剛性材料組成,使其在柔性、延展性、可彎曲/扭曲性以及抗沖擊方面有著極大地應用局限性。開發應用高性能可拉伸導電材料是發展質輕、可穿戴、柔性電子器件的關鍵。目前,系列柔性導電海綿狀材料、水凝膠、無紡布、薄膜及纖維材料被廣泛用于能源存儲、致動器件、傳感、電子皮膚及柔性機器人等諸多應用領域。但是,兼具高應變特性及高導電性的柔性材料或復合材料體系在柔性電子器件構筑方面仍存在極大地應用需求。

近日,德國拜羅伊特大學Andreas Greiner和Markus Retsch等研究者以多孔熱塑性聚氨酯(TPU)為柔性基底、以銀納米線(AgNWs)為導電網絡體系簡便實現了兼具高柔韌性及低電阻的“三明治”結構復合導電材料的構筑。該新型復合導電材料體系能夠耐受彎曲、扭曲、大幅度拉伸等機械形變,斷裂應變達700%;同時該復合體系表面電阻<0.1 (±0.01) Ω sq-1,在<100%應變條件下體系導電性能基本保持穩定,在>100%應變條件下展現出可逆的機械響應性電阻變化。
 

“三明治”結構柔性導電復合膜制備過程示意圖。圖片來源:Adv. Funct. Mater.

研究團隊首先采用靜電紡絲技術制備柔性、多孔TPU膜為基底,進一步在TPU膜基底上抽濾沉積AgNWs(直徑126 ± 10 nm,長度18 ± 4 µm)構筑導電網絡,最后靜電紡絲TPU進行封裝、熱壓(75 °C、30 min)得到具有“三明治”結構的復合導電膜材料體系。SEM表面及截面形貌測試表明:靜電紡絲形成的TPU纖維直徑~1.6 ± 0.5 µm、AgNWs體系具有良好的連續網絡結構,多層膜之間具有較好的粘附性、膜孔徑1.5~0.9 µm。
 

復合導電膜形貌及結構表征。圖片來源:Adv. Funct. Mater.

靜電紡絲構筑的TPU多孔膜表面電阻高達6.1 ± 0.3 × 108 Ω sq-1,引入AgNWs層后體系電阻可降低至0.09 Ω sq-1;研究表明AgNWs添加量介于0.5- 1.2 wt%時可形成良好導電網絡。該復合導電體系具有優異的耐熱性,100 °C加熱60 h體系導電性能穩定;且復合膜體系展現出優異的透氣性。同時,該復合體系的斷裂強度達8 MPa、最佳斷裂伸長率達700%;體系在不同應變條件下,體系形貌(結構)產生細微變化(<150%應變無裂紋產生),低應變條件下體系導電性能也基本維持穩定。
 

復合導電體系機械性能及應變條件下形貌變化測試。圖片來源:Adv. Funct. Mater.

為進一步評估不同應變條件下中間AgNWs導電網絡的結構變化,研究團隊采用鎖相熱成像技術對體系熱擴散系數進行系統分析。在低應變條件下AgNWs體系呈現高度連續取向結構;高拉伸應變條件下AgNWs體系的熱傳導呈現各向同性,表明高應變條件下AgNWs導電網絡斷裂形成了局部孤島狀結構,使得體系導電性降低。
 

應變條件下AgNWs導電網絡結構變化評估。圖片來源:Adv. Funct. Mater.

復合導電膜體系優異的機械性能,使其在低應變條件下展現出優異的可拉伸、彎曲等形變性能。100余次的拉伸-回縮、彎曲測試,體系導電性能維持穩定;在實際的柔性電子器件(線路)應用中也展現出優異的實用性。同時,體系的應變電阻變化幅度可基于AgNWs添加量進行精細調控,使得該復合體系在柔性傳感器件構筑方面存在極大地應用潛力。
 

復合導電膜柔性電子器件應用測試。圖片來源:Adv. Funct. Mater.

總結

通過將多孔熱塑性彈性體與AgNWs導電網絡體系復合,研究團隊構筑了“三明治”結構高性能、柔性復合導電材料。研究中采用的靜電紡絲、抽濾沉積技術便于復合材料體系的大面積制備及分層膜結構精細調控;該復合導電膜體系展現出優異機械性能、柔性及導電性,在智能可穿戴電子器件及軟體機器人制造方面具有廣闊的應用前景。

原文(掃描或長按二維碼,識別后直達原文頁面,或點此查看原文https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201907555):

Breathable and Flexible Polymer Membranes with Mechanoresponsive Electric Resistance
Qiang Gao, Bernd A. F. Kopera, Jian Zhu, Xiaojian Liao, Chao Gao, Markus Retsch, Seema Agarwal, Andreas Greiner
Adv. Funct. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adfm.201907555


來源:X-MOL
 
相關信息
   標題 相關頻次
 神奇材料”:離散的二維磷烯納米帶首次問世
 1
 新材料如同蛛絲般柔韌 未來有望在多個領域得到應用
 1
一周新聞 Top 10
新品發布
專題報道
重庆老时时时走势图 潍柴重机改革2019 秒速时时彩 上海展会日本av女优 日本av女优正在播放 期货配资找久联优配 正宗陕西麻将玩法 足球赔率即时赔率亚洲赔率 中国竞彩网篮球比分直播 超级大乐透 独行侠队服 真人版美女麻将游戏 抖音里东京热配音 西安小姐信息网 闲来陕西麻将进群 世界杯比分预测法国 东京热最新十部