水性环氧树脂基石墨烯传感元件制备及其机敏特性

摘要

为适应工程结构智能化转型升级对新型传感器的需求，以水性环氧树脂(WER)为基体，还原氧化石墨烯(RGO)为导电填料，纳米纤维素(CNF)为分散剂，采用溶液共混法，制备了RGO-CNF/WER传感元件，对其力学、电学和机敏性能进行了测试和分析，并建立了考虑应变率效应的机敏响应模型。结果表明：CNF能有效搭载RGO在水中均匀分散，协助其在WER中形成三维导电网络，RGO逾渗阈值约为0.15%。传感元件能承受超过70%的拉伸应变，初始的应变电阻响应不稳定，经过4次预拉伸后导电网络趋于完善，呈现较好的可重复和可回复性。当传感元件应变小于4%,电阻变化率与应变正线性相关，灵敏系数可达32;应变大于4%后，电阻变化率呈指数型增大，应变电阻响应强度随应变率的增大而增大。

关键词

石墨烯 / 水性环氧树脂 / 传感元件 / 机敏性能 / 纳米纤维素

基金资助

国家自然科学基金项目(51778628);; 河南省科技攻关项目(222102210241)