《1維/0維雜化導電聚合物複合材料的溫敏與壓感特性調控》是依託西南大學，由甘霖擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：1維/0維雜化導電聚合物複合材料的溫敏與壓感特性調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：甘霖
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
建立導電聚合物複合材料結構與性能的調控方法，設計製備各種新型、簡便、高效的溫敏與壓感器件是當前材料科學中的熱門研究課題。本項目擬針對常規導電複合材料中導電網路逾滲特性不足和溫敏、壓感靈敏度低的問題，開展1維/0維（1D/0D）雜化導電聚合物複合材料的溫敏與壓感特性調控及套用工作，系統研究:（1）1D/0D雜化導電聚合物複合材料結構與性能之間的關係，實現對複合材料溫敏與壓感特性的調控；（2）外界作用下，複合材料中雜化導電網路的變化過程與機理，建立外界作用下調控材料溫敏與壓感特性的方法；（3）通過1D/0D雜化導電網路結構設計，提高聚合物溫敏與壓感器件的導電性和感測靈敏度，為導電聚合物複合材料在柔性感測器、智慧型開關、電子服飾和電子皮膚方面的套用提供依據，具有重要的理論與實際套用價值。
結題摘要
在聚合物中構建均勻分散導電填料的方法，對製備低逾滲閾值、高導電的柔性電子材料是十分必要的。然而，即使在化學修飾調控導電填料的界面特性後，導電填料維度尺寸所伴隨的分散構象熵增特性，仍有可能降低填料的逾滲特性而導致相分離和導電性下降。因此，本項目結合高逾滲特性的一維（1D）導電填料和不易團聚的零維（0D）顆粒，並通過構象熵擬合計算，設計了高逾滲特性的1D/0D雜化導電網路，並基於此製備了高靈敏度的柔性電學壓力、溫度感測器。具體而言，本項目（1）研究了1D、0D顆粒尺寸、形貌、雜化度、表面化學特性、基底親疏水性等因數對1D/0D雜化導電網路逾滲特性的影響，闡明了交聯聚合物體系和線性聚合物體系中雜化導電網路的異同，並突破了交聯網路對導電網路的限制，構建了連線增強的交聯/導電雙網路結構，製備了成果發展時逾滲閾值最低（0.06 wt%）的碳納米管改性聚二甲基矽氧烷材料；（2）闡明了1D/0D雜化導電網路在材料形變和受溫度等外界刺激作用下的變化規律，探索了導電網路變形的動力學和熱力學機理，構建了基於1D/0D雜化導電網路結構設計和填料、基底改性的壓感、溫敏特性調控方法；（3）基於聚二甲基矽氧烷等彈性體和改性纖維素納米晶柔性氣凝膠等多孔材料，構建了含1D/0D雜化導電網路的壓力、溫度感測器件， 並建立了基於調節彈性體中交聯/導電雙網路和氣凝膠中孔隙取向度的感測靈敏度調製方法，其中纖維素納米晶基氣凝膠還因含雜化網路而具備可逆的刺激回響剛柔轉變能力（模量變化範圍為0.87 kPa - 0.8 MPa）。上述成果不僅提供了一種高逾滲特性高導電的雜化網路構建方法，還為基於導電聚合物複合材料的電子皮膚、可穿戴設備等電子感測器件提供設計思路，具有顯著的理論和實用參考價值。
