Page 62 - 《精细化工》2023年第12期

·2604· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

泡沫材料。与非发泡 TPU/石墨烯复合材料相比， 下冷冻后形成的凝胶置于大量去离子水中，PU 发生
TPU/石墨烯复合泡沫具有较低的模量、较大的断裂 絮凝，同时，凝胶中的 DMSO 脱除形成泡沫多孔结
伸长率和较低的循环拉伸迟滞率。FENG 等 [41] 采用 构。该泡沫材料不仅具有优异的压缩弹性和压缩可
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一种简单的溶液共混-冷冻-溶剂提取工艺，制备了 恢复性，而且具有 7.62 kPa 的超高灵敏度和 0~500
多孔聚氨酯/石墨烯（PU/G）复合泡沫材料，其制备 kPa 的超宽压力范围。同时，PU/G 复合泡沫材料可
示意图如图 8 所示。首先，制备了均匀分散的 G/PU/ 以自然附着在人体表面，可用于检测手指弯曲、行
二甲基亚砜（DMSO）分散液，将该分散液在–20 ℃ 走和跳跃等身体动作。

图 7 CNTs/RGO/WC 复合气凝胶制备过程示意图（a）及其数字照片（b） [45]
Fig. 7 Schematic illustration of preparation process (a) and digital picture (b) of CNTs/RGO/WC composite aerogel [45]

图 8 PU/G 复合泡沫的制备与表征：PU/G 泡沫的制备原理示意图（a）；以质量分数 30%石墨烯制得的 PU/G 复合泡沫
的 SEM 图（b）及其制作成直径为 30 和 60 mm 不同尺寸样品的照片（c） [41]
Fig. 8 Preparation and characterization of PU/G composite foam: Schematic illustration of preparation of PU/G composite
foam (a); SEM image (b) and photograph (c) of samples with 30 and 60 mm in diameter from PU/G composite foam
prepared with mass fraction of 30% graphene [41]

类似的，LIU 等 [17] 制备了具有超高压缩性的轻 3.3 基于石墨烯泡沫的柔性应变传感器的性能
质导电多孔石墨烯/TPU 泡沫材料。首先，制备了均 将石墨烯组装成三维多孔泡沫或气凝胶等宏观
匀分散的石墨烯/TPU/二 烷分散液，然后，采用热 组装体，在保留石墨烯纳米片的固有优势的同时，
诱导相分离技术成功制备了多孔泡沫材料。由于石 可以提高传感灵敏度和保证石墨烯在大应变下的结
墨烯的柔韧性，导电泡沫在循环压缩过程中具有特 构完整性，具有很大的实际应用前景。模板法是一
殊的正向压阻行为和特殊的响应模式，并有一个转 种直接有效控制石墨烯泡沫的方法。对于三维石墨
折点，可以有效提高泡沫材料作为压阻式传感器时 烯泡沫而言，目前已开发出金属泡沫模板法和聚合
外部压缩应变的可识别性。此外，在更高的压缩率 物泡沫模板法等构筑工艺。
下可获得更大的压缩灵敏度。由于 TPU 的高孔隙 3.3.1 金属泡沫模板法
率和良好弹性，导电 TPU 泡沫在高达 90%的应变 金属泡沫模板法是指通过浸渍工艺或 CVD 工
时仍表现出良好的压缩性和稳定的压阻传感信号。 艺，将石墨烯沉积在金属泡沫模板上，蚀刻掉金属
在不同压缩应变下的循环压阻传感实验中，导电泡 模板后保留三维石墨烯泡沫骨架。例如：SAMAD
沫在循环加载稳定后表现出良好的可恢复性和再 等 [47] 将泡沫镍（Ni-F）浸入 GO 溶液中，将 GO 片
现性。 层进行还原并蚀刻金属镍支架，浸渍柔性 PDMS 基