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基于Ti3C2Tx的柔性温度传感器的制备与应用

2021-04-08翁明岑陈跃南汤振东朱杰民

福建工程学院学报 2021年1期
关键词:复合材料

翁明岑,陈跃南,汤振东,朱杰民

(福建工程学院 材料科学与工程学院,高分子材料及制品福建省高校重点实验室,福建 福州 350118)

在过去的数十年中,基于柔性电子材料的可穿戴器件经历了巨大的发展,并显示出在运动监测和个人医疗等领域取代传统电子器件的潜力[1]。其中,柔性可穿戴温度传感器为实时和连续监测身体温度提供了一种便利的解决方案。Anastasia L Elias等人[2]使用导电聚合物复合材料,通过滴涂和墨水直写等方式在柔性和可拉伸基材上进行温度传感器图案化设计和制备。Srinivas Gandla等人[3]在聚酰亚胺膜上通过激光诱导碳化直接获得图案化的柔性温度传感器。与传统碳纳米材料、低维纳米线等导电材料不同,MXenes是一类新型的过渡金属碳化物或氮化物。其通式为Mn+1XnTx(n=1~3),其中M为前过渡金属,X为C或N,T指表面官能团(一般为—OH,—O或—H)[4]。在MXenes家族中,Ti3C2Tx是被广泛研究的一种MXene,应用于能量存储与转换、传感、电磁屏蔽及催化等领域[5-7]。然而,基于MXene的柔性温度传感材料还鲜有报道。本研究通过浸渍干燥法制备可集成至纺织品中的MXene基温度传感器,并通过展示柔性温度传感器对温水与冷水的感知能力,验证其在实际场景中的应用潜力。

1 实验

1.1 实验材料

Ti3AlC2粉末(200目);碳纳米管水性分散液;盐酸、丙酮、无水乙醇、二甲亚砜、氟化锂、硝酸银;无纺布。

1.2 Ti3AlC2分散液的制备

在聚四氟烧杯中加入40 mL、9 mol/ L的盐酸,与2 g 氟化锂搅拌30 min。将2 g Ti3AlC2缓慢加入上述聚四氟烧杯中,反应温度调至80 ℃,持续搅拌72 h。将获得的反应液体进行离心,转速为3 500 r/min,时间为10 min,离心后将上清液倒掉。……

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