400-823-0080
info@biofabrication.cn     
当前位置: 主页 > 动态资讯 > 学术动态 > 北京石油化工学院师奇松&燕山大学梁永日:基于三明治结构电纺P(VDF-HFP)纳米复合薄膜的荧光标记多模压力传感器的构建

北京石油化工学院师奇松&燕山大学梁永日:基于三明治结构电纺P(VDF-HFP)纳米复合薄膜的荧光标记多模压力传感器的构建

学术动态    2022-07-13 16:01

DOI: 10.1016/j.polymer.2022.125087

 

多功能压电聚合物薄膜的开发对诸多应用领域均具有重要意义,例如可穿戴功能器件、柔性传感器和致动器等。本研究以MWCNTs-COOH和铕配合物为填料,采用静电纺丝技术制备了多层P(VDF-HFP)纳米复合膜,以构建荧光标记的多模压力传感器。采用电纺聚氨酯(PU)纳米纤维薄膜和P(VDF-HFP)复合纳米纤维薄膜制备了三明治结构器件,其中P(VDF-HFP)复合纳米纤维薄膜作为核心电活性层,聚氨酯(PU)纳米纤维薄膜作为表层。所得的夹层结构器件在超低压(<1kPa)下表现出高灵敏度、高压电输出(2.1V)、荧光特性、出色的柔性和良好的热性能。上述研究结果表明,基于荧光标记电活性P(VDF-HFP)复合纳米纤维薄膜的三明治结构器件在多功能柔性传感器和智能可穿戴设备领域具有巨大的应用潜力。

 

图1:三明治结构P(VDF-HFP)复合纳米纤维薄膜的形成和形态表征。(a)P(VDF-HFP)纳米复合薄膜的制备过程。(b)夹层结构示意图。(c)PFPCNC薄膜的SEM图像。(d)PFPCNC样品的EDS分层图像。

 

图2:PFP、PFPCN和PFPCNC纳米纤维的(a-c)SEM图像和(d-f)直径分布。

 

图3:P(VDF-HFP)复合纳米纤维膜的荧光和结构图。(a)PFPCNC薄膜的荧光照片,(b)C、PFPC和PFPCNC膜的CIE图,(c)P(VDF-HFP)复合纳米纤维膜的FT-IR对比,以及(d)XRD比较。

 

图4:(a)P(VDF-HFP)复合纳米纤维膜的差示扫描量热(DSC)曲线和(b)TGA曲线。

 

图5:纳米纤维的应力-应变曲线和力学性能。

 

图6:(a)每个样品的灵敏度比较图,(b)压力传感器的性能比较。

 

图7:(a)压力传感器工作原理图,(b)PFPCNC和PU/PFPCNC/PU结构在不同频率(1Hz-3Hz)下的输出电压和(c)电流。