多功能木质素基聚氨酯泡沫用于柔性可穿戴压力传感器和电磁屏蔽的研究

作     者：李景瑞 赵洪龙 王凡 那海宁 朱锦 陈景 

作者机构：宁波大学材料科学与化学工程学院 浙江省生物基高分子材料技术与应用重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所高分子与复合材料实验室 中国科学院大学 

出 版 物：《化工新型材料》 (New Chemical Materials)

年 卷 期：2024年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFE0102300) 宁波市重点研发计划项目(2022Z139) 国家自然科学基金(U21B2093) 

主　　题：木质素 聚氨酯 氧化还原石墨烯 压力传感 电磁屏蔽 

摘      要：柔性传感器在可穿戴电子设备中发挥着重要作用。这项研究通过制备一种兼具传感和电磁波吸收能力的聚氨酯泡沫，解决了材料不友好、制备工艺复杂和成本高等问题。采用一步发泡法制备了一种含有氧化还原石墨烯（rGO）的多功能木质素基聚氨酯泡沫（LPUF）。这种木质素基聚氨酯泡沫压阻传感器具有优异的性能，包括在0%～90%的宽压缩范围内具有出色的电阻变化性能，以及在循环600s内具有稳定的电阻变化。该传感器能够监测不同尺寸的变形，对不同频率（0.5Hz、0.2Hz、1Hz、2Hz）的外部刺激具有良好的响应性能，当前响应时间为0.19s。在0%～90%压缩变形的应变范围内，测量因子（GF）值分别为1.51、6.96和65.30。该传感器不仅能检测到人体肢体和关节的粗大运动，还能长时间检测到张口、吞咽、呼吸（呼吸频率为18次/min）和脉搏（脉搏频率为68次/min）等细微的生理活动，并且对所有活动大小都具有良好的重现性和可重复性。此外，这种泡沫还具有电磁辐射吸收特性，含石墨烯的木质素基聚氨酯泡沫（rGO@LPUF）在X 波段的平均电磁干扰值为21dB。这种多功能泡沫的制备工艺简单、材料来源广泛、响应性能优异，并具有传感和电磁辐射吸收功能，因此在未来的柔性可穿戴电子设备和医疗保健应用中具有巨大潜力。