[发明专利]一种蜂窝状微结构弹性导电聚氨酯海绵及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种蜂窝状微结构弹性导电聚氨酯海绵及其制备和应用，将商用聚氨酯海绵浸泡于CNT的环己烷分散液中，即得。本发明SEBS本身具有良好的可拉伸性能和抗洗涤性能；CNT本身导电性能优越；以及SEBS可以促使CNT分散和在聚氨酯海绵上粘附CNT，在压缩过程中，可通过压缩错位继续构成导电通路，可以作为可穿戴器件，很好的关节弯曲响应，并模拟得出一系列相应的工作曲线。

技术领域

本发明属于弹性导电海绵及其制备和应用领域，特别涉及一种蜂窝状微结构弹性导电聚氨酯海绵及其制备和应用。

背景技术

近年来可穿戴柔性电子设备由于其对人体皮肤良好的生物相容性和稳定的监测能力而引起了极大的关注。应变传感器是电子设备的基本组成部分，制备新型应变传感器对于可穿戴电子设备的发展至关重要。此外，应变传感器在生物电子医学中也发挥着越来越重要的作用，生物电子医学可以监测各种身体信号，包括物理，化学和生物信号。有许多因素影响着应变传感器性能，其中传感材料的结构决定了灵敏度，拉伸性，响应时间，长期稳定性和耐久性。因此，有许多先进的制造技术和材料被用于制备具有微/纳米复杂结构的应变传感器；并且由于材料本身性质和器件的结构，传感器具有优良的电学，机械，光学和化学性质，可以传输复杂的应变信号。

特别是碳纳米管被广泛研究用于应变传感。研究表明，碳纳米管的导电性优良，具有较高的长径比，非常适合应用于应变传感。然而，碳纳米管的分散和粘附在商用海绵上仍然非常具有挑战性。监测人体运动需要较大的形变传感器，一般认为传感器形变在90％以上可以用于监测人体膝盖，肘部等关节的运动过程。此外舒适性和抗洗涤性能也是传感器的重要性质。

商用聚氨酯海绵，由于弹性和力学性能优异，又被称为弹性海绵，被广泛的应用于废水过滤和缓冲减震的包装内填料。聚氨酯海绵具有优点：

(1)由于聚氨酯海绵工艺成熟，产量巨大，成本低廉，一般商用聚氨酯海绵主要用于废水处理过程中的过滤固体废料，或是作为包装盒内的填充物来达到缓冲减震作用(2)聚氨酯海绵质轻并且弹性好，作为一种优异回弹性海绵，聚氨酯海绵在压缩90％以上还能轻易恢复原样。(3)商用聚氨酯海绵的有着可调控性的孔径，透水透气性能优良，经过反复水洗都能保持原有性能。

商用聚氨酯海绵在经过反复的压缩循环后会出现轻微的塑性变形，这是由于受力集中导致的海绵骨架损坏。

现有海绵类传感器在海绵的选择上分为商用海绵和自制海绵。商用海绵需在骨架上浸渍导电体，用浸渍或聚合的方法引入的导电体附着性很差，阻碍了海绵传感器大范围形变和抗洗涤性能。自制海绵又因为内部结构不均匀，导电性能差，所以其机械性能不佳，循环稳定性不可靠。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种蜂窝状微结构弹性导电聚氨酯海绵及其制备和应用，克服现有技术制备工艺复杂，导电体附着在海绵骨架上的稳定性不佳以及无法水洗等缺陷，本发明通过对商用聚氨酯海绵进行改性，通过浸渍热塑性弹性体并构筑软骨启发的蜂窝状孔微结构，可以有效的分散应力，达到保护海绵骨架的作用。

本发明的一种弹性导电聚氨酯海绵的制备方法，包括：

(1)将环己烷和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，得到SEBS的环己烷分散液；

(2)将碳纳米管CNT分散在步骤(1)的SEBS的环己烷分散液中，得到碳纳米管分散液；

(3)将聚氨酯海绵浸泡碳纳米管分散液，即得弹性导电聚氨酯海绵。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中环己烷、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量比为100g：200mg。

所述步骤(2)中环己烷和碳纳米管的质量比为100g：50～800mg。