Электропроводящие полимерные композиты на эластичной волокнистой основе

Показана возможность получения электропроводящих композитов нанесением суспензий углерода на волокнистые материалы напылением аэрозоля и методом трафаретной печати, на полиграфическом оборудовании, что обеспечивает высокую производительность. Разработана технология изготовления и исследованы электромеханические свойства слоистых волокнистых композитов на основе трикотажа и дисперсии графита, предназначенных для изготовления датчиков деформации и напряжения, применяемых в «носимой электронике», в робототехнике и медицине. В экспериментальном исследовании показано, что проводящий путь, то есть длина цепочек контактирующих частиц наполнителя уменьшается при деформации растяжения вследствие роста микротрещин в материале. Электросопротивление растущих микротрещин имеет гораздо более высокие значения, чем сопротивление деформируемого пьезорезистивного материала. Трещины могут раскрываться и закрываться различным образом при деформации изгиба, кручения, растяжения и сжатия . Электропроводность волокон и нитей существенно зависит от локализации электропроводящих частиц на их поверхности или в объеме. Расположение электропроводящих цепочек на поверхности или в объеме нитей определяет зависимость электрических свойств композитов от состояния окружающей среды (состав, температура, влажность). Предварительные исследования нитей с электропроводящими компонентами различной химической природы (металлы, соли металлов, углерод в различных аллотропных формах), показывают, что изменение температуры и влажности существенно влияют на удельное сопротивление проводящего волокна. В работе представлены данные по влиянию температуры и влажности на электромеханические свойства эластичных волокнистых композитов с графитом. При растяжении до 15 % калибровочный коэффициент GF снижается в 2 раза при 100% влажности. Установлено различное влияние температуры воздуха в диапазоне 100С÷700С на деформационную и тензочувствительность при циклическом деформировании до 15% и 30%. Наличие двух диапазонов деформационной чувствительности обусловлено различием механизмов удлинения трикотажа за счет распрямления и растяжения нитей. Установлена различная деформационная и тензочувствительность композитов в диапазонах малых и значительных растяжений, при различной температуре и влажности воздуха. Деформационная чувствительность достигает 130, а тензочувствительность 12МПа -1, что на порядок превышает чувствительность к напряжению известных полимерных композитов с различным электропроводящими наполнителями.