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·1852· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

力下电阻值，记录并处理得到数据如图 6 所示，并 与 GA 相比较，3DGP 同时具备了两种压阻效
记录卸载过程中对应的电阻值，再与加载所记录的 应，压力敏感区间存在差别并且迟滞性系数值降低
电阻值进行对比得到迟滞性曲线，如图 6a、b 中内 了 15.8%。其主要原因是自组装形成完整连续三维
插图所示。 网络结构时 GO 片层的堆砌会存在微孔隙，0~190 N
压缩时孔隙变小让导电网络骨架接触点增多，为电
子迁移提供了更多路径，此压力区间表现出负压阻
效应；而 190 N 之后表现的正压阻效应是因为纵向
压缩中 PU 材料横向膨胀，导致六边形单元网络骨
架向两边延伸，会出现导电网络骨架不连续性和连
接面积减小，降低了电子迁移时的有效通道。PU 填
充三维网络骨架后改善了片层连接点的脆弱性，因
此，3DGP 具有更小的迟滞性系数。

图 5 压阻特性实验平台示意图 3 结论
Fig. 5 Schematic diagram of the piezoresistive characteristic
test platform （1）通过调节 PU 的软硬度改变黏度并改善流

动性，促使 PU 在真空浸渍条件下良好浸渍冷冻干
燥协同水热还原法制备的气凝胶，并通过 SEM 微观
结构形貌表征，表明成功地得到三维石墨烯网络结
构与聚氨酯互咬合型复合弹性体。
（2）结合 Raman、FTIR 光谱分析，可知 GO
在 EDA 的作用下片层上含氧官能团活化缩合脱水
  键重组，自组装形成六边形结构的规整蜂窝状
三维网络骨架结构，其孔径约 0.8 mm，并且根据
GA 与 3DGP 的 SEM 图可知两者咬合状态良好。
（3）热稳定性研究中失重为 5%时，3DGP 较
PU 热分解温度提升了 45 ℃，与文献[24]、[25]中石
墨烯基复合材料相比，其热稳定性明显增强；压阻
效应测试中 GA 具备超低压力（0.1~0.5 N）敏感性，
但因片层间连接点较脆弱导致迟滞性（24.5%）较大，
而 3DGP 因基体材料的黏弹性迟滞性低至 8.7%，并
且因独特的网络骨架和间隙让其在 0~190 N、190~
270 N 区间表现出不同压阻效应，将其作为力敏检
测装置的柔性基底材料具有很大应用前景。

参考文献：
图 6 样品的压阻特性曲线
Fig. 6 Piezoresistive characteristic curves of simples [1] Fasolino A, Los J H, Katsnelson M I. Intrinsic ripples in graphene[J].
Nature Materials, 2007, 6(11): 858-861.
从图 6a 中看出，GA 表现出负压阻效应并具有 [2] Reina A, Jia X, Ho J, et al. Large area, Few-layer graphene films on
arbitrary substrates by chemical vapor deposition[J]. Nano Letters,
超低压力敏感性，压力敏感区间在 0~0.75 N，且在 2009, 9(1): 30-35.
0.1~0.5 N 内具有良好线性度，根据图 6a 中内插图 [3] Lee C, Wei X, Kysar J W, et al. Measurement of the elastic properties
and intrinsic strength of monolayer graphene[J]. Science, 2008,
的加载和卸载过程得到 GA 的迟滞性系数为 24.5%。
321(5887): 385-388.
而由图 6b 可知，3DGP 材料表现出两种压阻效应， [4] Balandin A A, Ghosh S, Bao W, et al. Superior thermal conductivity
负压阻效应压力敏感区间 0~130 N，且在 20~70 N of single-layer graphene[J]. Nano Letters, 2008, 8(3): 902-907.
[5] Liu Xiaping (刘霞平), Wang Huicai (王会才), Sun Qiang (孙强), et
内具有良好线性度，而超过 190 N 后区间又表现出 al. Research progress of graphene and 3D graphene composites[J].
正压阻效应，其压力敏感区间 190~270 N，在 220~ Chemical Industry and Engineering Progress (化工进展), 2018,
37(1): 168-174.
250 N 内具有良好线性度，根据图 6b 中内插图得到
3DGP 的迟滞性系数为 8.7%。 （下转第 1858 页）