镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱电容传感器的构筑

为获得线形螺旋结构且具有良好传感性能的大应变柔性应变-电容传感器，采用水浴静电纺丝法以镀银聚酰胺6为芯纱，制备了镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱，并将其缠绕在橡筋上制备应变-电容式柔性传感器。对纳米纤维包芯纱的结构与力学性能进行表征与测试，分析了应变-电容传感器的传感性能，并探索了其在人体运动监测中的应用。结果表明：聚酰胺6纳米纤维在镀银聚酰胺6表面形成结构完整的包覆层，直径分布主要在80～100 nm范围内，平均直径为95.53 nm;相较于芯纱，纳米纤维包芯纱的力学性能基本保持不变；制备的柔性传感器表现出良好的应变-电容传感性能，在6.67%的应变下敏感因子可达3.93,并具有良好的重复性，该传感器可用于人体运动的实时监测。     

SBS/CNTs弹性导电复合纤维的制备与性能

为了制备具有较好拉伸性的应变传感器，以聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体(SBS)为基体，碳纳米管(CNTs)为导电填料，通过湿法纺丝制备了SBS/CNTs弹性导电复合纤维，研究了两种不同长径比CNTs配比对SBS/CNTs弹性导电复合纤维微观形貌、力学性能、导电性和拉伸-电阻响应行为的影响规律。结果表明：SBS/CNTs弹性导电复合纤维截面呈碗豆状，靠近纤维中心位置出现多孔结构；长CNTs(10～30μm)与短CNTs(0.5～2.0μm)的比例为4∶1时，SBS/CNTs弹性导电复合纤维的电导率最高(0.04065 S/m),基于此纤维的应变传感器的最大可感应应变为70.2%。基于SBS/CNTs弹性导电复合纤维的应变传感器可以用于膝盖、手腕、手指、肘部等人体不同部位的活动监测。     

导电复合纤维基柔性应变传感器的研究进展

为促进导电复合纤维在柔性应变传感器领域的应用,从导电材料和柔性基体的结合方式出发,对传感器的制备方法进行综述分析,其制备方法主要分为3类,包括导电材料/柔性基体匀质复合纤维、导电材料包覆柔性纤维和柔性基体包覆导电纤维。在此基础上,对3类导电复合纤维传感器的性能进行比较分析,总结了各导电网络的传感性能。分析发现纤维的形变行为和导电网络的压阻效应决定了传感器的应变性能和敏感性,导电材料和柔性基体的界面作用是影响传感器稳定性和耐久性的关键因素,复合纤维及纤维集合体和多重导电的网络结构的研发有利于高性能传感器的开发。最后,介绍了导电纤维柔性应变传感器的应用情况和发展趋势,并提出了今后的研究方向。     

基于静电纺丝的柔性各向异性应变传感器的制备及其性能

为实现特定方向应变的检测,拓展柔性应变传感器的适用范围,利用磁场辅助静电纺丝技术制备平行排布的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维薄膜,并组装成各向异性柔性压电传感器。探究了纺丝参数对纤维薄膜形貌的影响,借助拉曼光谱仪对其化学结构进行表征;对传感器的应变响应性进行测试,并验证其应用于输尿管蠕动检测的可行性。结果表明:纺丝电压为11.5 kV,纺丝距离为13 cm,推注速率为5 mL/h条件下制备的PVDF纳米纤维具有均一的形貌和取向性,且纳米纤维膜为β晶型结构;柔性各向异性应变传感器对于沿PVDF纳米纤维垂直方向的应变,能够产生显著的电压响应信号,而对沿PVDF纳米纤维平行方向的应变不敏感,显示出良好的各向异性应变检测能力。     

纤维/纱线柔性电阻式应变传感器的研究进展

系统介绍纤维/纱线柔性电阻式应变传感器的传感机理和性能参数,详细阐述涂层法、熔融纺丝法或湿法纺丝法、结构设计法制备纤维/纱线柔性电阻式应变传感器的工艺特点及研究现状,展示纤维/纱线柔性电阻式应变传感器在可穿戴领域的应用,最后指出其在可穿戴领域应用中所面临的困难以及其未来的发展方向。     

静电纺纳米纤维柔性应变传感器的研究现状

为系统分析静电纺纳米纤维应变传感器的设计方法和材料种类对传感性能的影响,进一步明晰其传感机制,综述了碳纳米纤维、聚偏二氟乙烯和聚氨酯纳米纤维基柔性应变传感器的制备方法,比较了这些传感器的敏感系数、应变范围及稳定性等的优势与缺陷,介绍了静电纺纳米纤维材料应变传感器在人体运动、生命健康监测等领域的研究现状和发展趋势。最后提出传感器基体的应变能力及恢复性对其应变范围及稳定性具有决定性影响,其基体形成的导电网络结构在应变过程中易发生结构损伤,且初始电阻越小,基体及导电网络的有效应变范围越大,传感器的性能越好,认为未来开发具有高应变范围、灵敏性及稳定性的静电纺纳米纤维基应变传感器将是一个重要发展方向。     

柔性可穿戴氨纶/聚苯胺/聚氨酯复合材料的应变传感性能

为制备得到电导率高且稳定性好的应变传感器,采用原位聚合法制备了氨纶/聚苯胺复合导电纤维并分析了其结构与性能;以复合导电纤维和水溶性聚氨酯为原料,制备了氨纶/聚苯胺/聚氨酯复合材料,研究了其在不同拉伸状态下的应变传感性能。结果表明:氨纶纤维表面形成一层致密的聚苯胺导电层,其电导率达到0.626 S/cm;氨纶/聚苯胺复合导电纤维的往复拉伸可造成纤维表面聚苯胺导电层的破坏,影响其应变传感性能的重复性;聚氨酯的保护提高了氨纶/聚苯胺/聚氨酯复合材料应变传感性能的重复性,在100%应变条件下,经10次拉伸和拉伸-回复后,复合材料的电阻值与初始值的比值较氨纶/聚苯胺复合导电纤维分别下降约66.7%和50.0%。     

Kevlar(R)964C纤维束拉伸性能的应变率和温度效应

利用旋转盘式杆-杆型冲击拉伸装置和万能试验机研究Kevlar 964C纤维束拉伸性能的温度和应变率效应,得到Kevlar 964C纤维束在不同应变率和温度条件下的应力与应变曲线.结果表明:Keylar 964C纤维束的拉伸性能与应变率和温度具有相关性.在相同的温度下,随着应变率的增加,纤维束的破坏应力、失稳应变、初始弹性模量、断裂应变能密度均有不同程度增加;在相同应变率下,随着温度的增加,破坏应力略有增加,失稳应变增加,初始弹性模量下降,断裂应变能密度增加.在试验基础上,分析了拉伸性能的应变率和温度效应机制.     

静电纺纤维膜应变传感器制备及性能研究

采用真空抽滤的方法制备一种柔性可拉伸纤维膜传感器,该传感器具有灵敏度高、稳定性好、拉伸性能好、透气等特点。该传感器以静电纺丝技术为基础,将聚氨酯(TPU)纤维膜作为传感器基底,通过真空抽滤的方法将多壁碳纳米管(MWCNTs)和银纳米线(AgNWs)加载在TPU纤维膜上。扫描电镜图像显示,多壁碳纳米管和银纳米线与TPU纤维形成致密的导电网络。而且MWCNTs-AgNWs-TPU可拉伸纤维膜传感器具有良好的导电性,在50%应变下灵敏度高达438 kPa~(-1),具有优良的耐久性(>1 000循环)和水蒸气透过率,这种性能保证了传感器可以作为一种可穿戴设备来监测人体各部位的运动。     

环境友好聚己内酯基复合相变纤维膜的制备及其性能

为实现聚已内酯(PCL)环境友好高分子材料在相变储能领域的应用,以PCL为壳层支撑材料,聚乙二醇(PEG)为核层相变材料,羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)作为导热增强材料分散至核层溶液中,采用同轴静电纺丝法制备了PCL/PEG/MWCNTs-OH复合相变纤维膜,并对其结构和性能进行分析。结果表明：复合相变纤维表面光滑,具有较为完善的核-壳结构;复合相变纤维膜呈现较高的断裂应力和断裂应变,添加质量分数为4%的MWCNTs-OH时复合相变纤维膜的断裂应力为7.43 MPa,断裂应变为132.2%;核层中MWCNTs-OH的加入,提高了复合相变纤维膜的导热性能和热稳定性,而其相变温度和焓值则无明显变化,相变温度在38.85～39.35℃之间,略高于人体的正常温度,在储能调温生物医用材料领域具有潜在的应用价值。     

宣纸的力学行为研究

以宣纸为研究对象,对它在拉伸过程中产生的应力-应变特性进行详细研究。结果表明：断裂应力随着拉伸速度的增加而增加,但拉伸速度对断裂应变没有明显的趋向性影响;不同品种的宣纸应力-应变曲线不同,含长纤维多的特种净皮断裂应力和应变最大,棉料的断裂应力和应变最小;宣纸横向的断裂应力和应变比纵向的大,在相同的应力下,横向的应变小于纵向;宣纸的含水率影响纸的弹性和可塑性,随着水分增加,弹性逐渐降低,可塑性逐渐增加,断裂应力随着水分的增加而下降;宣纸具有粘弹性的特点,在拉伸作用下发生的形变包括弹性形变、粘弹性形变和塑性形变。     

嵌入银纳米线的织物型应变传感器的制备与性能

利用共轭静电纺丝技术一步制得嵌入银纳米线(AgNWs)的可拉伸纳米纤维包芯纱。将两根包芯纱十字交叉放置，在接触点处构建形成织物型应变传感器。结果表明：可拉伸的同轴包芯纱结构和嵌入AgNWs导电网络的弹性多孔纳米纤维传感结构使制备的织物型传感器具有高应变灵敏度，灵敏度系数为34.5～934.0,具有较大的应变传感范围(130%)和良好的循环稳定性，并可贴附在人体关节处用于运动监测。     

轻薄型取向碳纳米纤维膜的应变传感性能

为实现对人体运动及生理信息的监测,利用静电纺丝法制备轻薄型取向碳纳米纤维膜(CNFM),并以此开发柔性应变传感器。重点分析了碳纳米纤维膜的结构及性能,讨论了CNFM的厚度、宽度及碳纳米纤维(CNF)的取向对传感性能的影响。结果表明:聚丙烯腈/石墨烯复合纳米纤维的取向度及CNFM的透光率可分别达到61.3%和48%;当牵伸方向平行于CNF的取向时,传感器的应变范围随CNF取向度的增加先减小后增大,随CNFM厚度及宽度的增加逐渐增加;当牵伸方向垂直于CNF的取向方向时,传感器的应变范围显著提高,但其敏感系数降低。该超薄透明型柔性应变传感器可贴附于皮肤表面,检测人体关节及心率、声带振动等运动与生理信息,也可应用于智能服装及微小形变监测等领域。     

资讯·前沿

<正>高性能弹性导电纤维实现连续可控制备据报道，香港理工大学教授郑子剑、助理教授黄琪瑶和之江实验室研究员马志军等提出一种基于多材料热拉丝技术的可拉伸导电纤维连续制备方法。通过该方法制备的纤维具有超弹性（断裂应变>1500%）、高电导率（>4000 S/cm）和高稳定性（60%应变反复拉伸1万次保持良好导电性）。该可拉伸导电纤维基体材料为商用丁苯橡胶（SBS），银纳米颗粒分布在纤维表面和基体内部，实现导电性能。根据构成特点，研究人员将其命名为Ag-SBS。     

半液态金属智能复合纤维实现力学性能温控及液相焊接

正近日,来自清华大学的刘静教授和张莹莹教授的研究团队联合开发了一种新型液态金属智能复合纤维。不同于传统管道灌注方法制备的液态金属拉伸导电纤维,这种液态金属智能复合纤维将半液态金属材料作为导电涂层,位于智能纤维的最外层。为了充分利用半液态金属材料具有的低熔点、接触润湿的特点,研究人员将半液态金属涂层暴露在最外层,实现智能纤维在固液转换     

纳米纤维膜基柔性压力传感器的优化设计制备

为获得一种灵敏度高、制备工艺简单、轻薄透气的柔性压力传感器,采用静电纺丝热塑性弹性体聚氨酯(TPU)纳米纤维膜为基底和介电层,以碳纳米管导电油墨为电极涂料,通过超声波焊接方式制备三明治结构的纳米纤维膜基柔性压力传感器,并研究其压力传感性能与纳米纤维膜厚度和微观结构之间的关系。结果表明:随着纺丝时间增加,TPU纳米纤维膜厚度增加,拉伸应力增大,断裂伸长率减小;在9.8~49 000 Pa压力范围内,TPU纳米纤维膜基柔性压力传感器灵敏度随纺丝时间增加而减小,当纺丝时间为1 h时,其灵敏度高达4.97 kPa^-1,该纳米纤维膜基柔性压力传感器具有灵敏度高、响应范围广的特点。     

Kevlar964C纤维束拉伸性能的应变率和温度效应

利用旋转盘式杆杆型冲击拉伸装置和万能试验机研究Kevlar964C纤维束拉伸性能的温度和应变率效应,得到Kevlar964C纤维束在不同应变率和温度条件下的应力与应变曲线。结果表明：Kevlar964C纤维束的拉伸性能与应变率和温度具有相关性。在相同的温度下,随着应变率的增加,纤维束的破坏应力、失稳应变、初始弹性模量、断裂应变能密度均有不同程度增加;在相同应变率下,随着温度的增加,破坏应力略有增加,失稳应变增加,初始弹性模量下降,断裂应变能密度增加。在试验基础上,分析了拉伸性能的应变率和温度效应机制。     

拉伸应变速率与化纤长丝应力应变关系探讨

本探讨了芳纶，玻纤，高强ＰＥ，高强ＰＥＴ，普通ＰＥＴＡ人六种长丝纤维在拉伸应变速率分别为５％，２０％，５０％，１００％，３００％，５００％ｍｉｎ下的拉伸应力应变性能，所表现出的断裂应力。断裂应变随拉伸就速率的增加，不呈通常认为的单调递增或单调递减的趋势，而呈现上下波动的规律。     

羊毛工业研究协会纺织数据集(三)

(十三)纤维的抗张性质 抗张的测量经常与应力(即单位面积的作用力)及其所产生的应变(即所产生的伸长除以起始长度)有关。(参阅图4) 对于纤维来说,习惯上都用单位长度的纤维重量作为断面积的度量并把作用力/纤维支数(特)定义为比应力。严格地说由于拉伸纤维所引起直径变小会造成一些误差,但在实际测定中都以未伸长时的支数为依据。 在屈服点前,随着作用在纤维上的应力增加,应变亦成比例地增加,而到屈服点时,应变率开始加速的。应力/应变的比例常数定义为初始模量。纤维断裂时所需应力称之为韧度。 把纤维拉至断裂所作的功可从应力-应变曲线和…     

Kevlar~964C纤维束拉伸性能的应变率和温度效应

利用旋转盘式杆杆型冲击拉伸装置和万能试验机研究Kevlar~964C纤维束拉伸性能的温度和应变率效应,得到Kevlar~964C纤维束在不同应变率和温度条件下的应力与应变曲线。结果表明:Kevlar~964C纤维束的拉伸性能与应变率和温度具有相关性。在相同的温度下,随着应变率的增加,纤维束的破坏应力、失稳应变、初始弹性模量、断裂应变能密度均有不同程度增加;在相同应变率下,随着温度的增加,破坏应力略有增加,失稳应变增加,初始弹性模量下降,断裂应变能密度增加。在试验基础上,分析了拉伸性能的应变率和温度效应机制。