基于葛根淀粉/碳纳米管生物纳米复合膜的柔性压电传感器研究及其应用

本研究创新性地采用溶液浇铸法开发了葛根淀粉/碳纳米管(CNTs)生物纳米复合膜(0-1 wt% CNTs)，通过FTIR、FESEM和AFM证实CNTs的均匀分散性。该材料展现出优异的电导率(7.72×10?5 S/cm)和压电灵敏度(9.4 pC/N)，其纳米发电机在5N压力下输出电压达16.23V，为可穿戴传感器提供了环保解决方案。

　　

Highlight

这项研究成功开发出基于葛根淀粉/碳纳米管(CNTs)的柔性可生物降解压电传感器，通过1 wt% CNTs负载(ARC1.0)实现了7.72×10^?5 S/cm的电导率和9.4 pC/N的压电灵敏度，其性能是纯淀粉膜的2.54倍。在纳米发电机测试中，ARC1.0膜产生16.23V开路电压(V_oc)，展现出优异的压力传感能力。

材料

葛根淀粉(ARS)购自马来西亚MH Food Matahari公司，多壁碳纳米管(CNTs)来自中国成都有机化学有限公司(纯度>90%，直径10-30nm，电导率>10² S/cm)。

制备方法

通过超声辅助溶液浇铸法制备CNTs增强葛根淀粉纳米复合膜，甘油和山梨醇作为增塑剂。

形貌特性

原子力显微镜(AFM)显示(图2)：纯ARS表面粗糙度(Ra)为0.0599μm，而ARC1.0降至0.0133μm，证实CNTs在基质中的均匀分散形成了导电网络。

结论

该研究为开发低成本、易生产的环保压电材料开辟了新途径，特别适用于柔性可穿戴传感器领域。