《“溫度自補償型”應力感測氣凝膠材料的可控制備》是依託上海交通大學，由何偉娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：“溫度自補償型”應力感測氣凝膠材料的可控制備
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：何偉娜
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
感測器的智慧型化、集成化和套用環境多樣化的發展趨勢，對現有感測材料提出了更高的要求。隨著探索領域的拓展，應力感測的使用環境日益多樣化和複雜化，不可避免的需要對現有感測器進行反覆多次的“溫度補償”，帶來了感測精度下降、難度提高和工作量加大等多方面問題。所以，亟待發展一種新型“溫度自補償型”應力感測技術。本項目首次提出並採用“初級網路-共形生長”（Incipient-Network Conformal-Growth，INCG）技術，通過具有特殊“核-殼”骨架結構、原位編織的3D凝膠網路的可控構建，將表現出正溫度係數（PTC）的金屬和負溫度係數（NTC）的導電高分子/半導體材料進行複合，旨在：（1）賦予複合材料較好的結構彈性；（2）實現程式化調控下的“低/零溫度係數”應力感測材料的可控制備，在此基礎上實現一種全新的“溫度自補償型”壓阻式應力感測器的套用開發。
結題摘要
氣凝膠曾被譽為改變世界的新材料，在航空航天、國防、 建築、工業管道保溫等領域都有極其廣泛的套用前景。從結構上看，氣凝膠是由零維的量子點、一維的納米線或者二維的納米片等低維納米結構經三維組裝而成的超輕多孔納米材料。低維納米結構的各種變數，如幾何形狀、尺寸、密度、表面形貌、化學屬性等參數，都會對最終獲得的氣凝膠性能產生重要影響。迄今為止，已有多種低維納米結構組裝成功能各異的氣凝膠，但導電高分子彈性氣凝膠的可控制備面臨巨大挑戰，這主要是由導電高分子分子鏈剛性大、材料質脆所決定的。如何通過結構設計、可控組裝和工藝加工等手段，獲得高性能導電高分子氣凝膠材料，仍然是該領域所面臨的重要基礎研究課題之一。基於此，本項目：（1）提出了一種多孔材料製備技術—INCG技術，可用於製備一系列新型多孔材料；（2）突破了彈性導電高分子氣凝膠的製備瓶頸，得到的導電高分子氣凝膠壓縮率可達90%以上，在幾秒鐘之後恢復形變，具有極好的抗壓縮穩定性（＞3000次）；（3）成功製備具有“零”電阻溫度係數的導電凝膠，構建“溫度自補償”壓力感測器，以此氣凝膠材料所構建“溫度自補償”壓力感測器具有高穩定性（TCR≤0.86 × 10-3 /οC），高靈敏度（0.33 kPa-1），短回響時間（1 ms），低檢測限（4.93 Pa）等優點，此外，這些氣凝膠材料具有質輕、易功能化、可加工成為高效吸附材料和壓敏型智慧型焦耳加熱器等性能優勢。研究成果發表在ACS Nano雜誌上（被引49次），參與撰寫英文專著一部，申請兩項發明專利。獲得上海晨光、衛計委優青2項人才項目資助。本項目將繼續研究基於導電高分子凝膠基質的智慧型生物感測系統，為更多新型生物感測器的研發奠定基礎。
