新型仿皮肤液晶聚氨酯弹性体的合成及其电子器件的制备

作者：郭越; 王洋; 管清宝; 孙巍^*; 游正伟

来源：东华大学学报(自然科学版), 2023, 49(02): 30-37.

DOI：10.19886/j.cnki.dhdz.2021.0665

• 液晶聚氨酯弹性体
• 电子器件
• 仿皮肤
• 柔性
• 摩擦纳米发电机

为研制与人体具有适配性的柔性基材，采用简单的一锅法合成了新型仿皮肤交联液晶聚氨酯(crosslinked liquid crystal polyurethane, CLCPU)弹性体。利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)对液晶聚氨酯的结构进行了表征，采用热失重分析仪(thermogravimetric analyzer, TGA)和差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry, DSC)对其进行热学性能表征，用动态热机械分析仪(dynamic mechanical analyzer, DMA)测试其黏弹性行为，利用热台偏光显微镜(polarized optical microscope, POM)和电子万能试验机分别测试液晶聚氨酯的液晶相行为和力学性能。进一步将所制备材料作为介电弹性体组装柔性摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator, TENG),并用静电计对所获的TENG进行电输出性能测试。研究结果表明：合成的CLCPU表现出向列相液晶纹理，具有宽液晶相区间(30～200℃);其具有低模量((0.143±0.009)MPa)、高拉伸性(约1 200%)及良好的弹性等类皮肤力学性能特点。由该CLCPU构建的TENG具有出色的电学性能(开路电压约275 V),有望应用于可穿戴式电源和生理监测领域。

• 单位
  东华大学; 复旦大学; 聚合物分子工程国家重点实验室; 纤维材料改性国家重点实验室