由于具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，以碳納米管（CNTs）和石墨烯為代表的新型碳納米材料，在高分子納米復(fù)合材料領(lǐng)域引起了廣泛的研究興趣。近日，中科院新疆理化所研究員馬鵬程領(lǐng)銜的復(fù)合材料研究團(tuán)隊(duì)在CNT泡沫材料的制備和應(yīng)用研究領(lǐng)域取得系列進(jìn)展。部分科研成果已經(jīng)申請國家發(fā)明專利并獲得授權(quán)，三維高分子納米復(fù)合材料用于柔性傳感器件的研究成果發(fā)表在《復(fù)合材料科學(xué)與技術(shù)》上。該項(xiàng)研究工作得到國家“千人計(jì)劃”、自然科學(xué)基金以及中科院精細(xì)化學(xué)品產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟等的支持。

　研究人員以廉價(jià)的商業(yè)化高分子泡沫材料為模板，通過控制實(shí)驗(yàn)條件使催化劑的原位生成、高分子模板的部分熱裂解去除以及納米材料的生長等過程同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了CNT泡沫體的高效、可控生長。馬鵬程說：“我們得到的納米泡沫材料具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、疏水和吸附性能，可吸附自身30~80倍重量的有機(jī)溶劑和未聚合的液態(tài)高分子樹脂。”此外，該方法可制備出任意形狀的CNT泡沫，這為相應(yīng)高分子納米復(fù)合材料的制備提供了極大便利。

  與此同時(shí)，科研人員充分利用CNT泡沫體的孔狀結(jié)構(gòu)和吸附性能，以聚二甲基硅氧烷為基體，同時(shí)結(jié)合樹脂自浸潤法制備了三維高分子納米復(fù)合材料，研究了材料的力學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)材料具有獨(dú)特的壓阻效應(yīng)，并以此為基礎(chǔ)研發(fā)出基于三維高分子納米復(fù)合體系的柔性應(yīng)變傳感器件。

  研究人員利用自行研發(fā)的掃描電鏡—微型原位力學(xué)測試裝置，研究了上述器件在應(yīng)力條件下的實(shí)時(shí)微觀斷裂行為，發(fā)現(xiàn)器件的電阻行為與導(dǎo)電填料CNT泡沫骨架的變化、內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展等多個(gè)因素相關(guān)，并從微觀形貌和結(jié)構(gòu)變化角度上對傳感材料的力—電耦合行為進(jìn)行了解釋。

 該柔性應(yīng)變傳感器可以以多種方式結(jié)合到實(shí)際應(yīng)用中，如制成電子皮膚顯示材料應(yīng)力分布狀況、接入電路指示材料所處的應(yīng)變狀態(tài)等，在可穿戴設(shè)備、柔性電子顯示、能源存儲等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。(來源：中國科學(xué)報(bào)）