轻木基碳海绵/TPU复合压力传感器的制备与性能

作     者：刘玉慧 柳仕林 吴聪影 何敬宗 吴琪琳 LIU Yuhui;LIU Shilin;WU Congying;HE Jingzong;WU Qilin

作者机构：东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学材料科学与工程学院上海201620 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第10期

页      面：5716-5725页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目(52090033 52090030)。 

主　　题：碳海绵 催化碳化 三维导电网络 压力传感器 高灵敏度 

摘      要：近年来,具有三维网状结构的柔性压力传感器展现出高度可逆压缩性和良好灵敏性等特点,其复杂的网络形态也有利于构建稳定的导电网络,广泛应用于人体健康监测、可穿戴设备、医疗诊断等领域。本文围绕构建稳定的三维导电网络和传感性能优化为目标,设计了一种基于天然轻木的具有三维层状结构的碳海绵(CWS)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合压力传感器,并对该传感器的催化处理、碳化工艺、传感性能及人体适用性进行表征。结果表明:通过催化处理和高温碳化得到的轻木基CWS/TPU复合压力传感器,其碳化得率达到20.15%,压缩应变可达60%,在0~4 kPa压力范围内,最高压力传感灵敏度达12.87 kPa^(-1),并且在超过5000次的压缩/释放周期后仍具有良好的传感稳定性和环境稳定性,表现出良好的传感性能。应用该传感器成功地对手部活动、行走和脉搏进行了实时监测,显示了该传感器在运动和健康监测方面潜在的应用价值。