论文部分内容阅读
随着柔性电子领域的飞速发展,对应用在柔性应变传感领域的材料有了更高的要求,如优异的感知能力、变形能力、导电性、灵敏度以及生物相容性和循环稳定性。纳米银线具有优异的导电性能、力学性能和稳定性,因其出色的构建导电网络的能力而被广泛应用在柔性电子领域。纳米银线现有的应用大多集中在二维透明柔性导电薄膜领域,在传统的多元醇法制备纳米银线的基础上,本文提出了一种由纯纳米银线构成的三维导电凝胶块体材料的制备方法,并提取出了纳米银线凝胶的气凝胶结构,探究了银线凝胶的形成机理,并表征了气凝胶在柔性应力传感领域的相关性能。本文在传统的多元醇法制备纳米银线基础上添加了活性物质SSA,制备出了结构完整的由纯纳米银线构成的水凝胶,通过凝胶形成各阶段的微观形貌及成分分析探究凝胶生长的机理,并比较凝胶与普通纳米银线生长方式的差异,得出了这样的结论:在形核阶段首先生成Ag Cl立方晶,随后单个晶核上满足取向关系及动力学条件的位置会生长出多根银线,反应完全之后银线出现枝丫状、弯折状等多种新的形貌,这些特殊结构的银线之间彼此缠结使得宏观上表现为水凝胶状结构。用超临界干燥的方法成功提取出了干燥的气凝胶结构,气凝胶由100%的Ag构成,密度可达5.84×10-3 g/cm3,约为银的1/2000,电阻率可达7.32×10-2Ω·m。研究了不同反应物浓度下制得的气凝胶的柔性应力传感性能,结果表明,相对电阻变化-压缩应变曲线拟合均呈对数关系,气凝胶在小应变下(10%)灵敏度可达6.57,最大可恢复压缩变形量超过75%,低浓度气凝胶拥有更快的响应和回复时间,约为80 ms左右。在0-40%压缩应变下进行1000个循环测试气凝胶的应变循环稳定性,不同浓度的气凝胶分别表现出8.25%、4.48%以及3.09%的电流漂移量,展现出较好的长时间服役稳定性。空气中自然老化30天后,气凝胶相对电阻变化衰退约5.54%。此外还研究了凝胶电磁屏蔽效能,高浓度凝胶电磁屏蔽效能最高可达60 d B,具有良好的应用前景。