湿度敏感可伸缩导线与石墨烯纸的制备与应用

摘要

近几年，柔性电子器件在各大领域的应用引发普遍关注。而柔性传感器和柔性供能设备作为柔性电子器件的重要组成部分，被深入研究。通常，柔性传感器可通过将高纵横比的纳米结构材料掺入可拉伸的弹性基底中实现。然而随着循环次数的增加，机械性能下降严重。柔性供能设备主要有锂离子电池和超级电容器，一方面因为形变会导致活性材料与集流体接触变差，容量减少，另一方面也存在极大的安全隐患。 本文主要通过原位聚合的方法在氨纶包芯纱线表面包覆聚苯胺，由高弹性氨纶包芯纱线作为弹性支架，聚苯胺作为导电组分，形成氨纶包芯纱-聚苯胺导电复合纤维。对该复合纤维组装成的传感器进行不同拉伸状态下的湿度传感性能测试。结果表明，该复合纤维在达到200%应变时，仍能稳定地保持其良好的电学性能，而且，该复合纤维具有极好的循环性能，在5000次循环拉伸后，导电率略有变化。 另外，对制备材料薄膜的传统静电喷雾装置进行了改造，在传统近场电喷中加入二维移动平台，并利用这台装置将直接购买来的氧化石墨烯DMF分散液近场电喷，定向沉积在尼龙纳米纤维膜衬底上，进而获得了氧化石墨烯纸。进一步地，用氢碘酸热液还原氧化石墨烯纸，得到了柔性、自支撑的石墨烯纸。并对该石墨烯纸的形貌、结构和成分进行表征，对不同厚度的石墨烯纸基超级电容器的电化学性能进行测试。结果表明，在较低的放电电流密度下（1A/g），这种石墨烯纸表现出良好的电容特性，比容量达到235F/g。而且，随着放电电流的增大，表现出了良好的倍率性能。

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