介电弹性体的研究进展

介电弹性体是一类在外加电场激励下可以发生形变,进行能量转换的新型纺织材料,属于电活性聚合物,电活性聚合物有电子型和离子型之分。介电弹性体在柔性驱动器的设计研究中有很广阔的应用前景,但是目前还存在很多技术难点,在弹性体基体材料构成、柔性电极材料优化,能量收集等方面仍然需更深入的研究。本文在明晰了介电弹性体的工作原理及分类后,对其在电极、预拉伸、温度和能量收集等方面进行了归纳总结,并对其应用前景进行了展望。     

纳米碳材料在可穿戴柔性导电材料中的应用研究进展

可穿戴设备的兴起使得对柔性器件的需求日益提高,柔性导电材料作为可穿戴器件的重要组成部分而成为研究的热点。传统的电极材料主要是金属,因金属材料本身不具有柔性,一般通过降低金属层厚度以及设计波纹结构等策略实现其在柔性器件中的应用,其加工程序复杂,成本较高。以碳纳米管和石墨烯为代表的纳米碳材料兼具良好的柔性和优异的导电性,且具有化学稳定、热稳定、光学透明性等优点,在柔性导电材料领域展现了极大的应用潜力。本文简要综述了近年来纳米碳材料在柔性导电材料领域的研究进展,首先介绍了碳纳米管基柔性导电材料,分别包括基于碳纳米管水平阵列、碳纳米管垂直阵列、碳纳米管薄膜、碳纳米管纤维的柔性导电材料;继而介绍了石墨烯基柔性导电材料,包括基于剥离法制备的石墨烯和化学气相沉积法制备的石墨烯以及石墨烯纤维基柔性导电材料;并简述了碳纳米管/石墨烯复合柔性导电材料;最后论述了纳米碳材料基柔性导电材料所面临的挑战并展望了其未来发展方向。     

用于柔性应变传感器的离子凝胶的研究进展

随着生活智能化和生产数字化的发展,人们对于柔性传感器、柔性储能器件、柔性显示屏等柔性电子器件的需求和要求逐渐提升,这迫切需要开发具有优良拉伸性能、高透明度和适用温度范围大的柔性导电材料。离子凝胶是一种将离子液体限制在固态三维网络结构的导电弹性材料,其在耐热性、稳定性和力学性能等方面有着明显优势,在柔性电子器件的制造中有着巨大应用潜力。本文将从构成离子凝胶的固态三维网络的分类、结构与性质的改进来综述离子凝胶在柔性应变传感器的研究进展并对离子凝胶的研究发展趋势进行展望。     

石墨烯包裹Cu2+1O/Cu复合材料的制备及其储锂性能

半导体的能级结构和金属-半导体异质结的结构及性质对金属-半导体复合材料的导电性能具有重要影响.优化半导体相的能级结构和金属-半导体接触界面的势垒是增强金属-半导体型复合电极材料导电能力,提高复合电极材料储锂性能的重要途径.采用水热反应-原位热还原法制备石墨烯包覆Cu2+1O/Cu复合材料.根据SEM和XRD研究结果,Cu2+1O(金属过剩型Cu2O)和Cu复合体被均匀包裹在柔性石墨烯层中.充放电结果表明,石墨烯包裹Cu2+1O/Cu复合材料电极具有较高的充放电容量和优异的循环性能,50 mA g-1充放电的首周充电和放电比容量分别为773和438 mA h g-1,60周的容量保持率为84%;同时也具有很好的倍率性能,表明石墨烯包裹Cu2+1O/Cu复合材料具有良好的金属-半导体异质结界面的结构和优异的导电性能.     

一个新的研究领域——有机导体

有机材料历来被看作是一类导电性能差的绝缘材料。但是七十年代出现了一个新的研究领域:“有机导体”,主要对象是具有一维或二维金属导电性能的分子化合物晶体。这些统称为低维导体(也称有机金属或分子金属)的物质不论从低维结构的理论还是实际应用方面都具有很大的意义。几年来,这个新领域发展得很     

含线性碳桥金属有机"分子导线"的研究进展

由过渡金属与线性有机共轭桥组成的“分子导线”以其在一维分子导体、液晶材料和非线性光学材料等方面的潜在应用价值引起学术界和产业界的关注 .结合自己在此方面所做的工作 ,从合成、性质等方面对近年来含线性碳桥金属有机“分子导线”的研究进展作一综述     

柔性导电高分子复合材料在应变传感器中的应用*

柔性和可穿戴传感器最近十几年来的发展,使得它们在个性化医疗、人机交互和智能机器人等方面拥有良好的应用前景。由导电材料和弹性聚合物组成的柔性导电高分子复合材料具有高的可拉伸性、良好的柔韧性、优异的耐久性等优点,可用来制备传感范围宽、灵敏度高的柔性应变传感器。本文综述了基于柔性导电高分子复合材料的可拉伸应变传感器的分类(填充型、三明治型、吸附型应变传感器)和传感机理(隧穿效应,分离机制,裂纹扩展),并详细介绍了传感器所用复合材料的结构设计,包括内部结构(双逾渗网络、隔离、多孔、“砖混”结构)、表面结构(微裂纹、褶皱结构)和宏观结构(纤维状、网状、薄膜结构)。内部结构设计可降低材料的逾渗阈值,表面结构设计可提高传感器性能,每个宏观结构都有自己的特点。最后对应变传感器的材料选择、制备工艺、结构设计、附加性能、集成技术和应用方向等方面进行了展望。     

液晶弹性体刺激形变研究

开发可以通过外部刺激产生机械形变的人工致动材料是一个近年来的研究热点。其中,液晶弹性体因结合了聚合物网络的橡胶弹性和液晶的有序性而具有独特的性质,在热、光、电等的外界刺激下可以产生可逆的形状记忆效应。本文综述了液晶弹性体响应多种外界刺激产生各种形变的行为,主要介绍了有关热致形变液晶弹性体、电致形变液晶弹性体、化学刺激导致形变的液晶弹性体及光致形变液晶弹性体的研究进展,阐述了各类液晶弹性体产生形变的机理包括热致、电致和光致相转变,讨论了影响其响应性能的主要因素,并展望了这一领域的发展前景。     

近红外光响应液晶弹性体

刺激-响应液晶弹性体是一类新兴的智能聚合物材料,其在外界刺激(热、光、电、磁场等)下会产生大尺寸的可逆形变,因此具有广阔的应用前景。由于单轴取向的液晶基元的微观顺序或分子结构的变化,整个液晶弹性体材料在液晶相向各向同性相转变过程中可以发生非常大的可逆宏观形变。其中,由于近红外光的强穿透力和对生物组织的低毒性,近红外光响应液晶弹性体受到了科学家们的广泛关注。近红外光响应液晶弹性的变形机制主要分为两大类。一种是通过掺杂无机或有机上转换材料将近红外光转化为低波长的光,激发偶氮苯发生顺反异构化。另一种近红外光响应液晶弹性体利用导热填料的光热效应将光转化为热,从而进一步诱导液晶相向各向同性相转变,从而使液晶弹性体材料发生形变。这些优点使近红外光响应液晶弹性体具有潜在的应用价值,如驱动器、人造器官、智能表面和微型机器人等。本文综述了近红外激光响应材料的研究进展,详细介绍了近红外光响应材料的主要变形机理及其应用,并对近红外光响应液晶弹性体和软驱动器的发展前景进行了展望。     

双相致密透氧膜

混合导体透氧材料由于在高温下具有氧离子导电特性,在纯氧制备、膜反应器及富氧燃烧等方面显示出广阔的应用前景。单相混合导体材料用作透氧材料时存在稳定性不足、机械性能差等问题,限制了其在生产中的实际应用。在离子导体相中掺入电子导体相形成双相导体膜可以提高透氧材料在高温下和高氧浓度梯度下的工作稳定性和化学稳定性。本文详细论述了双相透氧材料的透氧机理和研究进展,包括氧离子导体/贵金属电子导体和氧离子导体/氧化物电子导体和氧离子导体/混合导体等的复合形式。重点分析了材料的组成、结构以及两相之间的化学相容性和混合比例对材料透氧率和工作稳定性的影响。介绍了双相材料在甲烷部分氧化制合成气(POM)膜反应过程及富氧燃烧中的应用,分析了目前有待解决的问题并提出了今后的研究方向。     

基于天然高分子的导电材料制备及其在柔性传感器件中的应用

天然高分子材料具有来源广泛、化学成分多样、生物相容性和生物降解性良好等优势,是一类绿色可持续再生资源.近年来,基于天然高分子的绿色柔性传感器件研究受到了国内外学者的广泛关注,并取得了长足的进展.本文以天然高分子导电材料为主线,总结了基于天然高分子制备导电材料的模板法和掺杂法.模板法直接以天然高分子材料的天然骨架结构作为基质,而掺杂法以天然高分子材料处理后的产物或衍生物作为基质.归纳了基于天然高分子的柔性导电材料在湿度、温度、应变、气流/气体、光、生物传感器件中应用的研究进展,最后展望了基于天然高分子的柔性导电材料在设计和组装柔性传感器方面的前景,为高效发展绿色柔性电子和天然高分子材料的高值化利用提供新思路.     

微相分离结合氢键复合构筑弹性体

通过嵌段聚合物的微相分离和高分子氢键复合,使用聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(SAS)三嵌段聚合物和聚氧化乙烯(PEO)均聚物构筑了具有多层次结构的弹性体(SA/E).聚丙烯酸(PAA)与PEO形成柔性的氢键复合物(PAA/PEO),刚性的聚苯乙烯(PS)与PAA和PEO不相容而发生微相分离,PS作为交联点连接着柔性的PAA/PEO.与PAA/PEO氢键复合物相比,SA/E弹性体力学性能明显提升,通过控制PS质量分数可调节弹性体的模量和强度等力学性能. SA/E弹性体表现出湿度敏感性.并且弹性体经拉伸训练后可获得一定的取向性,弹性回复率保持在98%以上.本弹性体在湿度传感、柔性器件、医用材料等领域具有潜在应用,为构筑新型弹性体提供思路.     

纸基柔性导电材料及器件

柔性电子产品因其独特的柔性、高效、低成本的制造工艺等诸多优势受到广泛关注,但与日俱增的柔性电子器件却产生很多不可降解的塑料废弃物,对人类赖以生存的环境造成破坏。为了更好地契合可持续发展的时代理念,科研工作者开始寻找“绿色”基材代替现有的塑料来制备环境友好型的柔性电子器件。与塑料相比,纸张具有价格低廉（约为PET价格的二十分之一）、可再生、可持续、可生物降解等优势,并具有实现规模化生产的巨大潜力,引起科研工作者的广泛关注。如何根据纸张的结构特点,结合“绿色”材料,制备出更符合柔性产品要求的纸基导电材料并使其成为柔性电子器件的重要组成部分,对扩大纸基导电材料在柔性电子器件领域的应用具有十分重要的意义。 本文实验部分可细化为3个部分,逐层次探讨了纸基导电材料的制备及其在柔性电子器件中的应用,主要内容包括： 1.引入离子凝胶作为导电材料,成功制备了离子凝胶导电纸,并将其应用于电致发光器件中。将离子凝胶作为导电组分,制备离子凝胶导电墨水,与传统的印刷方式相结合,成功实现了离子凝胶导电纸的高速量产,且制备的导电纸还具有优异的机械性能、稳定的电学性能,为扩大导电纸在柔性电子器件中的应用带来福音。 2.引入PDES作为导电材料,实现了导电纸的绿色制造和图案精细化。用可聚合低共熔溶剂（PDES）代替离子凝胶,通过丝网印刷的方式转移到原纸上,经UV光照射几秒钟便可使PDES固着在原纸上,实现了PDES型导电纸的绿色、快速制备,为实现按需图案化印刷电路的制备提供了一条新的路径,是一种快速、无VOC的绿色精细图案制造过程。 3.制备了具有较好力学性能的高透明纳米导电纸,并将其用于纸基电容器的构建。使用纳米纤维素作为原纸的制备材料,使制得的导电纸具有较高的透明度;使用少量纳米银作为导电组分,保证了导电纸的成本;经氯化胆碱/尿素低共熔溶剂水溶液浸泡后,拉伸性能较纯纳米纤维素纸提高近十倍。高透明纳米导电纸的简单制备,为进一步拓宽导电纸在柔性电子器件中的应用做出了较大贡献。     

聚合物加工中微纳导电网络构筑及其传感器应用研究进展

设计和构筑有序微纳结构导电网络是聚合物基导电复合材料(CPC)加工中的关键问题,对于降低复合材料的逾渗阈值,提高其电导率和电阻响应灵敏性具有重要意义。本文综述了近年来CPC材料加工中利用双逾渗网络构筑法、隔离结构构筑法、气凝胶模板法、乳液模板法、3D打印法在聚合物基体中构建微纳导电网络及其在柔性传感器中的应用研究进展,并对未来CPC材料及其柔性传感器制备的加工新方法进行了展望。     

光致形变液晶高分子

交联液晶高分子兼具液晶的各向异性和高分子网络的弹性,并且具有优异的分子协同作用.在交联液晶高分子中引入光响应基团,例如偶氮苯后,即可赋予其光致形变性能,利用分子协同作用可以将光化学反应引起的分子结构变化放大为宏观形变,从而将光能直接转化成机械能.通过合理的分子结构和取向设计可以使液晶高分子产生诸如伸缩、弯曲、扭曲、振动等多种形式的光致形变,并用于各类光控柔性执行器件的构筑,在人工肌肉、微型机器人、微量液体操控等领域呈现出独特的优势和广阔的应用前景.本文总结和评述了光致形变液晶高分子的研究,包括材料结构对光致形变性能的影响、新型可加工光致形变材料的研究、利用可见光和近红外光触发形变的策略,以及光致形变液晶高分子微执行器在微量液体操控中的应用,最后展望了该领域的发展方向.     

柔性复合织物电极Graphene/Cotton和MnO_2/Graphene/Cotton的合成及在电化学电容器中的应用（英文）

通过热还原法成功地制备出了柔性复合织物电极石墨烯/棉布(graphene/cotton)。热还原条件对电极的导电性能具有较大的影响。导电柔性织物电极graphene/cotton特有的多级结构使其既有利于进一步负载膺电容材料,又有利于电子和电解质离子的传输与扩散。通过电化学沉积方法,利用导电柔性织物电极graphene/cotton进一步制备出了电极MnO_2/graphene/cotton。利用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,四探针测试法等表征技术对电极的结构进行了较为详细的表征。结果表明电极MnO_2/graphene/cotton的比电容可以达到536 F?g~(-1)。良好的电化学性能和柔性使得此类电极在柔性储能材料应用中具有极大的应用前景。     

热塑弹性体超临界流体间歇发泡过程中的基本问题

超临界流体间歇发泡的体系黏弹性易于调节、加工参数易于控制、加工装备便于设计和实现,是热塑弹性体物理发泡领域中最受关注的技术路线.本文首先综述了热塑弹性体物理发泡相关文献、研发历程和应用现状;阐明间歇发泡技术的相关概念、技术特点以及热塑弹性体与超临界流体的相互作用,重点讨论热塑弹性体间歇发泡的“高弹态发泡”特征以及处于高弹态状态下的泡孔成核、泡孔生长、泡孔结构定型、泡沫收缩机制及其调控策略.其次,综述了热塑弹性体发泡薄膜的制备方法、热塑弹性体发泡珠粒水蒸气成型过程、珠粒界面黏结强度和分子链界面扩散机制.此外,还从分子链化学结构、泡孔结构、材料宏观结构等角度总结了热塑弹性体发泡材料弹性性能,揭示热塑弹性体发泡材料的结构—弹性性能关系.最后对热塑弹性体超临界流体间歇发泡技术进行了展望.     

二维原子晶体材料的制备与应变传感特性研究

二维原子晶体材料由于具有优异的光、电、力、磁和热学等性能而引起了广泛的研究兴趣。尤其,二维原子晶体材料在微小形变下可以产生较大的电阻变化,且能够承受比相应体材料更大的弹性应变而不至于使其结构破坏,在应变传感器方面具有重要的潜在应用价值,并且有望构建在各种条件下适用的柔性集成化的电子器件。目前,二维原子晶体材料备受关注的是石墨烯、二硫化钼和黑磷。本文从上述三种典型二维材料的基本物性出发,基于其物理性质和微观结构从理论上解释二维材料的应变传感特性,并详细介绍二维材料的各种制备方法如机械剥离法、溶液法和化学气相沉积法(CVD)等。在材料制备的基础上,阐述了石墨烯、二硫化钼、黑磷在应变传感领域如健康监测、可穿戴器件、电子皮肤等方面的具体应用,并展望了二维材料未来的研究方向与应用前景。     

高分子基金属复合材料的前沿应用

高分子基金属复合材料作为一种具有独特物理属性的功能材料,兼具金属的高导电导热性以及加工便利性。近年来,高分子基金属复合材料成为科技前沿热点。复合材料不仅在芯片堆叠、集成电路和系统集成等高精度封装中实现技术突破,而且为医疗传感装置、柔性显示屏和软体机器人的开发提供了新思路。本文系统介绍了高分子基金属复合材料,从工作性能、应用概况及市场分析等方面总结其在电子封装、柔性显示、医疗传感和电磁屏蔽领域的的研究现状。     

纳米碳基材料在导电胶黏剂中的应用

具有导电、导热等功能的胶黏剂相对于普通胶黏剂具有更高的应用价值,在电子封装领域已得到了广泛应用,然而其成本受制于高体积含量的贵金属填料而无法有效降低。本文基于这些现状总结和分析了近些年来国内外对于解决这类问题的方法和最新研究成果,发现碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料具有优异的力学、导电和导热能力,与金属填料复合可以降低10wt%~20 wt%的金属填料含量。特别地,碳纳米管作为一维纳米材料能够作为“桥梁”将导电金属填料相互连接起来,可有效提高胶黏剂的导电能力、热稳定性和力学性能,同时降低填料的导电导热阈值和制备成本。通过聚合物基体(如热塑性与热固性树脂)的优化与选择,胶黏剂的力学性能可得到进一步的改善,以便满足于柔性电子器件的封装要求。另外,我们认为通过化学方法制备纳米粒子高温固化后也可以烧结构筑导电导热网络,提高材料的性能。