用于水下运动检测的导电 CB/PBA/P(SS-AM) 复合多孔聚合物

《ACS Applied Polymer Materials》:Conductive CB/PBA/P(SS-AM) Composite Porous Polymer for Underwater Motion Detection

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月22日 来源:ACS Applied Polymer Materials 5.2

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   打开图像查看器 摘要 柔性应变传感器在涉及人体汗

  

柔性应变传感器在涉及人体汗液或高湿度的环境中表现欠佳,因为水和湿气可能导致结构或功能失效。在此,我们使用高内相乳液模板聚合法开发了一种具有亲水和疏水相的复合多孔聚合物,这增强了其在水环境中的机械稳定性和导电性。使用丙烯酸丁酯 (BA)、对苯乙烯磺酸钠 (NaSS) 和丙烯酰胺 (AM) 作为单体,而 N,N′-亚甲基双 (丙烯酰胺) (MBA) 和乙二醇二甲基丙烯酸酯 (EGDMA) 作为交联剂。炭黑 (CB) 和 LiCl 作为填充材料。此外,由 CB 电子通路和聚 (苯乙烯磺酸) (PSS)-Li+ 离子通路组成的双重传导通道提高了整体导电性,赋予材料优异的抗溶胀性、良好的导电性和高压阻灵敏度。本研究还比较了该复合材料与通过单油相 (连续相) 聚合获得的 CB/PBA 复合材料的性能。所得到的 CB/PBA/P(SS-AM) 复合多孔材料表现出令人印象深刻的压缩性能,最大压缩应力为 922 kPa,且溶胀率低于 30%,表明相对于对照材料体积变化有限。此外,CB/PBA/P(SS-AM) 复合材料显示出优异的压敏性,在 0%–3% 应变范围内的应变因子为 10.22,在 0–20 kPa 范围内的灵敏度为 14.27 kPa–1,导电率高达 0.8 S/m。此外,CB/PBA/P(SS-AM) 传感器的信号输出比仅使用 BA 作为单体的疏水性 CB/PBA 多孔材料更稳定。在空气和水中,CB/PBA/P(SS-AM) 压阻应变传感器都能有效地监测各种身体部位(包括手腕、手肘、脚踝和膝盖)在手指弯曲和蛙泳等活动中的实时运动。

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