银碳黑填充导电聚合物复合材料的温压传感协同效应优势

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:08
文章英文标题
Synergistic Superiority of a Silver‐Carbon Black‐Filled Conductive Polymer Composite for Temperature–Pressure Sensing
正文
柔性导电聚合物复合材料( CPCs )正在创造软电子学及其应用的新机遇。与基于一元填料体系的CPCs相比,二元填料的CPCs由于填料的协同优势,在力学性能和电学性能方面具有很多优势。本文报道了一种新型柔性二元填料CPC,由纳米炭黑( CB )颗粒和微米银( Ag )血小板均匀分散在聚二甲基硅氧烷( PDMS )中,命名为Ag‐CB‐PDMS,并提出了一种基于扫描电镜( SEM )观察的协同导电网络结构。电导率大约是一元填料体系的20倍,稳定性提高了三倍。通过调节填料浓度,可以调节温度系数,当银和炭黑浓度分别为15和18   wt %时,电阻对温度不敏感。同时,Ag‐CB‐PDMS保留了良好的柔性,表现出优异的压阻特性。在压缩-释放循环过程中,Ag‐CB‐PDMS表现出优异的稳定性、良好的重复性( 1000次循环)和快速的响应时间( 52   ms )。基于惠斯通电桥构建温度-压力传感器,对锂离子电池( LiBs )进行实时监测,实现安全预警。
文章内容(英文)
Flexible conductive polymer composites (CPCs) are creating new opportunities in soft electronics and their applications. Compared with CPCs based on unary filler systems, CPCs with binary fillers have plenty of advantages in mechanical and electrical properties due to the synergistic superiority of fillers. Herein, a new kind of flexible binary fillers CPC composed of nano‐sized carbon black (CB) particles and micro‐sized silver (Ag) platelets uniformly dispersed in polydimethylsiloxane (PDMS) is reported and named Ag‐CB‐PDMS. A synergistic conductive network structure based on observation of scanning electron microscope (SEM) is proposed. The conductivity is approximately 20 times higher than that of unary filler system, with a threefold improvement in its stability. Through the regulation of the filler concentration, the temperature coefficient can be adjusted, and the resistance is insensitive to temperature when silver and carbon black concentrations are 15 and 18 wt%, respectively. Meanwhile, Ag‐CB‐PDMS retains good flexibility and shows excellent piezoresistive characteristics. During compression‐release cycles, Ag‐CB‐PDMS exhibits excellent stability, good repeatability (1000 cycles), and fast response time (52 ms). A temperature–pressure sensor is constructed based on Wheatstone bridge for real‐time monitoring of lithium‐ion batteries (LiBs) to achieve early safety warning.
来源出处
Journal|[J]Advanced Engineering MaterialsVolume 23, Issue 4. 2021.
DOI
https://doi.org/10.1002/ADEM.202001392

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