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改性炭黑/热塑性聚氨酯导电柔性复合膜制备及性能OA

Preparation and performance of modified carbon black/thermoplastic polyurethane conductive flexible composite film

中文摘要英文摘要

为研发高性能柔性传感器,本文采用硅烷偶联剂 KH-550对炭黑(CB)进行表面改性,并通过物理共混法将其与热塑性聚氨酯(TPU)复合,制备出 m-CB/TPU导电复合薄膜.研究表明,表面改性显著改善了填料在基体中的分散性.当 m-CB质量分数为25%时,薄膜达到渗流阈值,电热转换性能有效提升;当 m-CB质量分数为30%时,薄膜综合传感性能最优,具备0~200 N的宽压力响应范围与2.8 s的快速响应时间,且连续500 s测试内信号波动小于5%,稳定性极佳.此外,该薄膜电致形状记忆功能优异,5次循环后回复率仍达77%.综上,本研究制备的 m-CB/TPU复合薄膜在智能可穿戴设备等柔性传感领域具有广阔的应用潜力.

To develop high-performance flexible sensors,carbon black(CB)was surface-modified with the silane coupling agent KH-550 and subsequently compounded with thermoplastic polyure-thane(TPU)via physical blending to fabricate m-CB/TPU conductive composite films.The re-sults demonstrate that the surface modification significantly improves the dispersion of the filler within the polymer matrix.When the mass fraction of m-CB reaches 25%,the composite film at-tains its percolation threshold,accompanied by an effective enhancement in electrothermal conver-sion performance.At a 30%m-CB mass fraction,the film exhibits optimal comprehensive sensing properties,featuring a broad pressure response range of 0-200 N and a rapid response time of 2.8 s.Moreover,it demonstrates excellent stability with signal fluctuations of less than 5%dur-ing a continuous 500 s test.Additionally,the film displays outstanding electroactive shape memo-ry performance,maintaining a shape recovery rate of 77%even after 5 cycles.In conclusion,the prepared m-CB/TPU composite films exhibit tremendous application potential in flexible sensing fields,particularly for smart wearable devices.

师文钊;涂智慧;刘瑾姝;李国旺;武耀文;蒋天昕;鲁若宸

西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048

轻工纺织

热塑性聚氨酯炭黑电导率物理共混柔性传感器

thermoplastic polyurethanecarbon blackelectrical conductivityphysical blendingflexible sensors

《纺织高校基础科学学报》 2026 (2)

11-20,10

陕西省科技厅重点研发计划项目(2024GX-YBXM-338,2025CY-YBXM-140)陕西省教育厅重点实验室项目(24JS017)

10.13338/j.issn.1006-8341.2026.02.002

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