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一种可用作传感材料的芳纶摩擦电气凝胶
发布日期:2023-12-07 浏览次数:372

      随着航空航天、国防工业、能源开发等关键行业的不断发展,开发能够在极端环境下稳定工作的传感器成为当务之急。然而,高温环境通常会导致传感材料的性能下降并诱发灾难性事故。芳纶特种纸纤维具有极高的热稳定性和优异的绝缘性,被认为是可用作柔性可穿戴传感材料的重要原料。基于芳纶材料构筑具有定制结构的摩擦电材料为实现高温环境下的稳定传感提供了思路。


      近日,王双飞院士团队通过原位耦合磁对准和质子化还原的策略构筑了一种可控各向异性结构的芳纶摩擦电气凝胶。该气凝胶取向结构的拟合度最高达到98%,合理的取向结构使气凝胶在300°C高温下,表面电荷密度达到75 μC/m2。芳纶的高温热稳定性与自供电传感的结合为设计耐高温的多功能可穿戴传感器提供了参考。


      复合材料的性能和功能很大程度上取决于其材料组成和微观结构。受此启发,研究人员通过原位耦合磁对准和质子化还原过程构筑了可控各向异性的摩擦电气凝胶。

      各向异性结构的气凝胶具有优异的摩擦电性能和高热电荷稳定性,为高温可穿戴自供电传感奠定了基础。研究人员将激光切割的各向异性气凝胶材料与电极等元件组装成可穿戴温度触觉传感器,将该传感器安装到隔热的防护用具表面,可使其同时具有防护和传感功能。


      研究人员提出一种通过磁对准策略制备具有可控各向异性结构的芳纶摩擦电气凝胶的方法。设计的取向结构使气凝胶表现出出色的电荷存储能力和高热电荷稳定性。摩擦电气凝胶突破了温度限制,在300°C下实现了自供电的触觉传感。

      相关成果以“Tunable Anisotropic Structural Aramid Triboelectric Aerogels Enabled by Magnetic Manipulation”为题发表在Advanced Functional Materials上。

(来源:高分子科学前沿)

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