3种不同导电纤维的大应变传感特性的比较研究

针对不同基体纤维,即PA6、Lycra和XLA,研究了3种具有PPy(聚吡咯)涂层的柔性导电纤维的大应变传感特性.导电纤维样品由化学气相沉积法制得;纤维的大应变传感特性实验在拉伸试验机下进行,同时记录下电阻随应变的变化.借助于SEM观测手段,得到了3种纤维的截面形状及纤维在加载条件下表面涂层形貌的微观图像,为分析纤维的...     

聚吡咯修饰碳纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度

应用等离子体技术对碳纤维(CF)表面进行预处理,然后进行液相沉积聚吡咯处理。使用X射线光电子能谱仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶红外光谱仪等手段对碳纤维表面形态和结构进行分析与表征,并进行单纤维界面剪切强度试验和SEM观测,研究了碳纤维复合材料的界面粘结性能。结果表明,等离子体预处理碳纤维沉积聚吡咯(PPy)使单纤维界面剪切强度提高了259.3%。分析结果表明,界面剪切强度的提高与纤维/树脂间的机械铆合和界面的作用力有关。等离子体预处理使碳纤维表面的羧基基团增多,在羧基和PPy之间形成氢键,从而提高了碳纤维复合材料的界面性能。     

非织造基磁控溅射纳米银薄膜导电性能的研究

在室温条件下采用射频磁控溅射在丙纶(PP)、聚乳酸(PLA)熔喷非织造布表面生长纳米银(Ag)薄膜,并且用等离子体预处理样品进行对比。采用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征,采用四探针测试仪对所制备的纳米薄膜的导电性能进行表征。研究溅射时间、孔隙率及孔径分布和等离子处理对非织造基纳米银薄膜的导电性能的影响。实验表明:随着反应溅射时间的增加,薄膜的方块电阻值下降,导电性能增加;孔径大小也影响薄膜的导电性能,随着孔径的增大,薄膜的导电性能降低;等离子体处理对织物表面进行刻蚀,增加了纤维的比表面积,提高了纤维的润湿性能,改善了织物的导电性能。     

聚吡咯导电涂层的制备及其性能研究

以十二烷基苯磺酸(BADS)为掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,化学法合成聚吡咯(PPy);并与羟基丙烯酸树脂配制成PPy导电涂层。用四探针测试仪测定不同反应条件下的PPy电导率,分析不同因素对PPy导电性的影响;运用扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、电阻测试仪、紫外老化机、热分析仪、电化学工作站等对涂层进行表征。结果表明:PPy颗粒平均粒径约为1μm,且在涂层中分布均匀;20%PPy导电涂层的导电性最好,达到2.5×10~(-4) S/cm;涂层经紫外加速老化720 h,导电性和附着力有所下降;涂层热稳定性较好,最终失重温度为500℃左右;PPy导电涂层的防腐蚀性优于纯树脂,5%PPy导电涂层的防腐蚀性最佳。     

氧等离子体预处理对涤纶基纳米铜膜性能影响

利用射频磁控溅射法,在涤纶织物表面沉积纳米铜薄膜,研究氧等离子体预处理对涤纶基纳米铜膜形貌、润湿性能、拉伸性能影响。借助扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察氧等离子体处理前后纤维表面粗糙度、纳米铜颗粒大小变化,同时对表面沉积纳米铜织物导电性能、润湿性能进行测试。结果表明,氧等离子体处理对涤纶基材表面刻蚀明显,纳米铜颗粒分布均匀致密,纤维表面粗糙度、纳米铜颗粒大小均显著增加,镀铜织物经向拉伸性能也得到提高,液滴在样品表面接触角较小,样品亲水性能得到明显改善。     

PAN基碳化纤维静电耗散材料的表面电阻率研究

制备了一种以氟碳树脂为基体,聚丙烯腈(PAN)基短切碳化纤维为导电填料的抗静电复合涂层。讨论了纤维的含量、长度、涂层厚度及外加电压对涂层表面电阻率的影响。结果表明表面电阻率和碳化纤维质量分数之间的关系符合逾渗理论,当纤维长度为4mm时,此体系的渗滤阈值为2.5‰(质量分数),其表面电阻率为106Ω,具有良好的抗静电性能;表面电阻率随纤维长度的增加而降低,但降低的程度愈来愈小;涂层厚度在不超过134μm的情况下,对表面电阻率的影响较小;涂层的表面电阻率在高外加电压下较低外加电压下小;碳化纤维/氟碳树脂复合涂层的导电机理是由导电通道、隧道效应和场致发射3种导电机理竞相作用的结果。     

柔性可拉伸硅橡胶@多壁碳纳米管/硅橡胶可穿戴应变传感纤维

基于核-壳结构设计,采用简便、低成本的浸涂-固化法制得柔性、可拉伸、高灵敏且稳定的聚二甲基硅氧烷硅橡胶@多壁碳纳米管/聚二甲基硅氧烷硅橡胶(PDMS@MWCNTs/PDMS)压阻式应变传感纤维。通过FTIR、XRD、TG、TEM对硅烷偶联剂改性多壁碳纳米管(MWCNTs-KH570)的化学结构、热稳定性和微观形貌进行了分析,深入研究了核-壳结构与MWCNTs-KH570质量分数对PDMS@MWCNTs/PDMS复合纤维导电性能、传感性能及力学性能的影响规律与机制。结果表明:羟基化MWCNTs(MWCNTs—OH)表面接枝KH570使其在壳层PDMS基体中具有良好的分散性和界面相互作用;核-壳结构的设计使PDMS@MWCNTs/PDMS复合纤维在低填充下具有高电导率和传感性能;PDMS@MWCNTs/PDMS复合纤维的导电性能与传感性能随着MWCNTs-KH570质量分数增加而提高,且在人体关节运动监测中表现出良好的可重复性和工作稳定性。      

柔性智能聚苯胺/聚氨酯导电纳米纤维的制备及性能

利用静电纺丝技术制备聚氨酯(PU)纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺(PANI),得到具有优良导电性能的柔性PU/PANI复合纳米导电纤维。通过扫描电镜观察到表面均匀包覆聚苯胺的复合纳米纤维;红外光谱结果证明在聚氨酯纳米纤维表面成功合成了聚苯胺。通过实验可知,聚苯胺最佳聚合工艺为苯胺单体浓度为1.3 mol/L、聚合时间为120 min。导电性能测试发现,PU/PANI复合纳米纤维导电性能优良,电导率可达7.6×10-1S/cm,经聚合后力学性能较为稳定。将PU/PANI导电纳米纤维制成简易柔性传感器件,探究发现PU/PANI导电纳米纤维具有柔性应变电学性质,且反应灵敏。     

聚吡咯/壳聚糖复合导电材料制备及其性能研究

电极材料是电容法去离子(CDI)技术的核心。为了提高聚吡咯(PPy)的吸附容量、电化学稳定性及其使用寿命,将壳聚糖(CS)和PPy复合制得PPy/CS复合导电材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和循环伏安法(CV)对PPy/CS复合导电材料进行表征。重点考察了氧化剂、CS、PPy及掺杂剂的用量对复合材料性能的影响规律。结果表明:PPy与CS结合形成了性能优良的导电聚合物复合材料;以三氯化铁(FeCl3)为氧化剂制得的PPy/CS复合导电材料性能更优,比电容达到0.46F/cm2;PPy/CS复合导电材料最佳制备参数为:CS用量1.5g、PPy用量70μL、FeCl3用量25mL、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)用量50mL。     

聚吡咯/凹凸棒石水性导电涂料的制备

用吡咯单体(Py)在凹凸棒石(ATP)的表面发生原位聚合反应,制备出聚吡咯/凹凸棒石(PPy/ATP)纳米导电复合材料.通过Fourier红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜对复合材料进行表征,结果表明聚吡咯的包覆没有破坏凹凸棒石的晶体结构,两者之间作用仅为物理作用.以PPy/ATP为填料制备的水性丙烯酸涂料导电性高于以PPy为填料制备的水性丙烯酸涂料,并通过SEM研究了涂层的导电机理,表明PPy/ATP在导电涂料中具有更为广阔的应用前景.     

导电聚吡咯/醋酸纤维素复合膜的合成及性能研究

采用相分离原位聚合法在醋酸纤维素(CA)基体中合成聚吡咯(PPy),可制成均匀的PPy/CA导电复合薄膜,成膜后朝向玻璃的膜面(反面)是绝缘的,而朝向溶液的膜面(正面)却是导电的.膜中吡咯/醋酸纤维素的投料比为0.091时,导电复合膜的表面电阻约为20Ω/cm.通过红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)对导电复合膜两面的化学组成、表面形态进行了表征.分析了制备条件对PPy/CA复合膜导电性能的影响.     

聚吡咯/还原氧化石墨烯导电填料的制备及应用

将氧化石墨超声分散,在水合肼的作用下制备了在水相条件下稳定分散的还原氧化石墨烯(RGO);以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,RGO为掺杂剂,吡咯单体为原料,六水合三氯化铁(FeCl_3·6H_2O)为引发剂聚合制备聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)导电复合材料。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射和透射电子显微镜等手段对复合材料的理化性质进行表征,结果表明线状PPy成功聚合在RGO表面;热重分析和电导率测试结果显示,复合材料相对于PPy具有更高的热稳定性和电导率,电导率可达14S/cm。将PPy/RGO复合材料水性聚氨酯乳液制成复合涂层,考察了涂层的抗静电性能,发现PPy/RGO复合材料具有更低的逾渗阈值。     

聚乙烯醇-聚吡咯复合纳米纤维的制备及其导电性能

利用化学氧化法制备出导电聚吡咯（PPy）,与聚乙烯醇（PVA）共混后,采用静电纺丝技术制备PVA-PPy纳米共混纤维,随后加入对甲苯磺酸钠（TSNa）、十二烷基磺酸钠（DSNa）、十二烷基苯磺酸钠（DBSNa）和磺基琥珀酸二乙基己酯钠（DEHS）等不同掺杂剂改变纤维的结构和性能,采用SEM、TGA和四探针测试仪检测了纳米纤维的形貌、热稳定性和导电性能。结果表明,掺杂剂、PPy制备技术及聚合物添加剂对PPy的形貌、热稳定性和导电性能有很大影响。纳米纤维的电导率远远高于用同样掺杂剂所制备的PVA-PPy薄膜和PPy粉末,四种纳米纤维中DEHS掺杂PVA-PPy纳米纤维的电导率最高,可达26.64 S/cm。     

氧等离子体处理对国产芳III纤维表面性能的影响

用氧气等离子体处理芳III纤维的表面,考察了等离子体处理前后芳III纤维表面性能的变化。使用红外光谱分析(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和动态接触角等手段研究了等离子体处理前后芳III纤维化学结构、表面元素组成、表面形貌、表面粗糙度和表面浸润性能的变化。结果表明,在保持纤维本体结构不变的前提下用氧等离子体处理在纤维的表面引入了含量分别为20.1%和8.1%的新极性官能团(C-O和COO)。经氧等离子体处理后纤维表面的沟槽和起伏增多,粗糙度增大。用等离子体处理使纤维表面的浸润性能明显提高,总表面自由能由49.9 m J/m~2提高到67.1 m J/m~2。     

低温氧等离子体处理对芳纶纤维与橡胶粘附性能的影响

氧等离子体的处理功率、处理时间对芳纶纤维与橡胶的粘附性能有明显的影响.结果表明,经过等离子体处理后,纤维表面引入了-COOH.扫描电镜(SEM)观察发现,氧等离子体处理对芳纶纤维的表面有明显的刻蚀作用.最佳处理条件是:处理压强为30Pa,处理功率为50W,处理时间为60s.     

表面处理对芳纶纤维物理和机械性能的影响

为了提高界面结合能力,采用空气等离子体对芳纶纤维表面进行改性,通过扫描电子显微镜观察处理前后纤维表面形貌的变化情况,对纤维力学性能及摩擦性能进行测试,优选出最佳处理工艺。进一步研究了纤维表面改性处理方式对纤维集合体力学性能和防刺性能的影响。结果表明:表面改性后芳纶纤维的摩擦系数增大,但强力有所下降,空气等离子体处理最佳条件为50Pa、50W处理5min。芳纶纤维表面经过等离子体改性后,无纺布锥刺的最大压缩载荷同比未处理样品提高了5.27%。     

硅烷自组装膜对制备于多孔性基底上导电聚吡咯薄膜性能的影响

采用硅烷偶联剂对在多孔性绝缘Al2O3膜基底上形成的导电聚吡咯(polypyrrole, PPy)薄膜的形貌及导电性能进行了改善,并探讨了硅烷自组装膜与导电PPy薄膜的形成机理.用硅烷偶联剂对Al2O3膜表面进行改性后,形成了与基底牢固结合的硅烷自组装膜,然后通过化学聚合法在自组装膜上制备得到了均匀致密的PPy薄膜.结果表明:硅烷偶联剂有效地改善了PPy薄膜的均匀性及其与基底的附着性,电导率从5.4S/cm提高到了16.6S/cm.     

NiTi纤维表面处理及其树脂基复合材料的界面特性

NiTi纤维表面呈惰性,表面能低,NiTi纤维与树脂间界面粘结性差.为了提高界面性能,采用硅烷偶联剂、表面涂层和低温冷等离子体技术等方法对NiTi纤维表面进行处理,改善纤维表面的浸润性,达到纤维与树脂界面良好的粘结.对复合材料进行界面剪切强度的测定,并利用扫描电镜观察拔脱纤维表面形貌的变化.研究表明:NiTi纤维经不同方法处理后,纤维的浸润性和界面的粘结强度均有不同程度的改变,其中冷等离子体处理的纤维再经硅烷处理,其复合材料IFSS提高2.94倍,ILSS提高1.45倍,且纤维与树脂粘合较好.     

聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性及疏水性涂层制备

采用偶联剂KH-560对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行表面活化,并用含有十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTES)的涂层对偶联剂改性后的PBO纤维表面进行疏水性处理。利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对PBO纤维表面结构和性能进行表征,考察了偶联剂KH-560质量分数对PBO纤维表面改性效果的影响,同时分析了HFTES质量分数对PBO纤维疏水性的影响。研究结果表明,采用KH-560改性PBO表面时,PBO纤维表面形成了薄层偶联剂涂层,纤维表面粗糙度增加,PBO纤维表面引入的环氧基活性基团增强了纤维表面活性。随着HFTES浓度的提升,PBO纤维吸水率下降。经HFTES处理后PBO纤维的吸水率大幅度下降,经含有HFTES的有机硅改性环氧树脂涂层处理后的PBO纤维表面水接触角可达132°。     

聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性及疏水性涂层制备EI北大核心CSCD

采用偶联剂KH-560对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行表面活化,并用含有十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTES)的涂层对偶联剂改性后的PBO纤维表面进行疏水性处理。利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对PBO纤维表面结构和性能进行表征,考察了偶联剂KH-560质量分数对PBO纤维表面改性效果的影响,同时分析了HFTES质量分数对PBO纤维疏水性的影响。研究结果表明,采用KH-560改性PBO表面时,PBO纤维表面形成了薄层偶联剂涂层,纤维表面粗糙度增加,PBO纤维表面引入的环氧基活性基团增强了纤维表面活性。随着HFTES浓度的提升,PBO纤维吸水率下降。经HFTES处理后PBO纤维的吸水率大幅度下降,经含有HFTES的有机硅改性环氧树脂涂层处理后的PBO纤维表面水接触角可达132°。