研究目的
制备含有氧化石墨烯(rGO)和银纳米线(AgNW)纳米填料的琼脂糖复合微纤维,以提高其导电性和快速湿度传感性能。
研究成果
含有银纳米线(AgNW)和还原氧化石墨烯(rGO)填料的琼脂糖复合微纤维因协同效应而展现出优异的机械性能与导电性。它们具备快速、可逆的湿度传感特性,适用于柔性电子器件与传感器领域。未来研究可探索不同填料带来的其他功能。
研究不足
该研究仅限于特定填料浓度和琼脂糖基质;较高填料浓度可能干扰凝胶化。湿度传感测试在受控条件下进行,实际应用可能需要进一步验证。使用有毒的肼进行还原存在安全隐患。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过挤出含银纳米线(AgNWs)和氧化石墨烯(GO)填料的水凝胶细丝并进行化学还原来制备复合微纤维。研究方法包括比较不同填料配比的力学性能与导电性,采用透射电镜(TEM)进行截面观察,并测试湿度传感能力。
2:样本选择与数据来源:
样本包含纯琼脂糖微纤维及不同浓度还原氧化石墨烯(rGO)与AgNW填料的复合微纤维。数据来源于力学性能、电阻率及湿度响应的实验测量。
3:实验设备与材料清单:
材料包括琼脂糖、水合肼溶液、GO溶液、合成AgNWs、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、甘油、硝酸银、氯化钠及多种控湿用盐类。设备包含体视显微镜(SMZ745T,尼康)、微拉伸试验机(E3000LT,英斯特朗)、源测量单元(Keithley 2450,泰克)、透射电镜(JEM1010,日本电子)、超薄切片机(EM UC7,徕卡显微系统)以及用于控湿的饱和盐溶液玻璃瓶。
4:实验流程与操作步骤:
流程包括制备含填料的悬浮液、通过管道挤出形成水凝胶细丝、干燥、用水合肼化学还原,并通过力学测试、电阻率测量、TEM观察及湿度响应测试进行表征。
5:数据分析方法:
数据分析包括采用给定公式计算电阻率、力学性能的统计平均,以及监测弯曲和湿度测试中电阻随时间的变化。
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ultramicrotome
EM UC7
Leica Microsystems
Cutting composite microfibers into thin sections for TEM observation
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source measure unit
Keithley 2450
Tektronix
Measurement of resistance of composite microfibers
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JEM1010
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silver paste
conductive silver 187, 12684-15
Electron Microscopy Sciences
Application to ends of microfiber for stable electrical contact during measurement
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