结构控制

摘要\n可穿戴设备日益引起人们对个人医疗发展的关注。本研究开发了三维多孔碳气凝胶增强聚二甲基硅氧烷纳米复合材料，具有可控分级的开孔、半开孔和闭孔结构，用于多功能可穿戴加热传感装置。研究表明，气凝胶的微观结构在决定纳米复合材料的性能，特别是加热和传感性能方面起着至关重要的作用。作为热疗加热器，观察到具有半开放细胞结构的纳米复合材料具有最高的能量转导效率(平衡温度)

调节型摩擦电化因其在收获能量方面的潜在应用以及在抗静电保护方面的重要性而引起了相当大的研究关注。辐照由于辐照参数可调、均匀，是一种有效、稳定的改性方法。此外，原子氧( AO )辐照是低地球轨道的重要组成部分，是促进外层空间摩擦电纳米发电机( TENGs )发展的重要因素。AO辐照用于操纵表面结构和化学成分，调节电性能。AO辐照可以增加聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜的给电子基团，提高其电正性，这是由于Si-C键向Si-O键转变所致。因此，聚四氟乙烯( PTFE )和聚苯乙烯( PS )的不同趋势是由它们与辐照PDMS的TENG组成所致。通过调节辐照时间至4.1 h，PS和PDMS基TENGs的跨极性和电荷产生被完全抑制。PTFE-和PDMS基TENGs中PDMS薄膜经AO辐照6 h后，短路电流从5μA增强到22μA，输出电压从160 ~ 760 V。本研究表明，AO辐照可以操纵硅基材料的摩擦电特性，这些特性是捕获能量和防止外层空间静电危害的潜在组分。

可穿戴设备在个人医疗发展中日益受到关注。本研究开发了三维多孔碳气凝胶增强聚二甲基硅氧烷纳米复合材料，具有可控和分级的开、半开、闭孔结构，用于多功能可穿戴加热和传感装置。本研究表明，气凝胶的微结构对纳米复合材料的性能，特别是其加热和传感性能起着至关重要的作用。作为热疗加热器，具有半开孔结构的纳米复合材料由于良好的导电网络和结构稳定性，在5   V下的平衡温度为138.9   ° C，具有最高的能量传递效率。与封闭细胞结构的纳米复合材料相比，开放和半开放细胞结构的纳米复合材料具有更高的灵敏度(规整因子δ369.03 )和更好的重复性，这得益于其结构的完整性。最后考察了具有半开放细胞结构的纳米复合材料对人体的实际应用潜力。实验结果表明，作为一种多功能可穿戴设备，其温度分布均匀，灵敏度可靠。因此，通过控制和优化碳气凝胶的微结构，可以开发出具有定制微结构的纳米复合材料，用于各种工程应用，包括新兴的多功能可穿戴设备。