基于纳米渗滤网络的可拉伸导体因其广泛的应用而受到广泛的关注。碳纳米管(CNTs)非常适合于创建高效的纳米渗滤网络。然而，碳纳米管与弹性体之间的弱界面剪切强度(IFSS)很难消散变形能，从而恶化导电网络。在此，采用两步硫化策略，开发了一种新型含硫碳纳米管与丰富的石墨烯纳米皮瓣连接。硫的功能与弹性体聚合物产生了强烈的界面相互作用，而石墨烯纳米皮瓣与弹性体提供了增强的、交织的剪切界面，能够有效地消散变形能量。结果表明，优化后的纳米复合材料显著提高了纳米填料与弹性体之间的IFSS，表现出显著的导电鲁棒性(ΔR/R0≈1.8在200%以下)、优异的拉伸性(> 450%)和优异的机械耐久性(≈30 000循环)。此外，该纳米复合材料表现出优异的焦耳加热效率(≈150°C, 12 V)，可拉伸加热转换(≈200%)和长期稳定性(> 24 h)。为了说明其能力，该纳米复合材料被用于跟踪人体生理信号，并作为一组软钳进行电热驱动。相信这种创新方法将为未来可穿戴/可拉伸设备以及人机交互和生物机器人的发展提供价值。
图文简介
S-CNTs的合成及可拉伸导体剪切界面增强策略。a)采用两步硫化策略制备S-CNTs的原理图。b) S-CNTs与弹性体基体的界面剪切强度示意图。c)原始CNTs(上)和S-CNTs(下)的TEM图像。d)高倍TEM图像，e) XRD谱，f)拉曼谱，g,h) S-CNTs的XPS分析。
S-CNTs/弹性体纳米复合材料的力学性能。a,b) S-CNTs与极性水和非极性(正己烷)溶液动态接触角的光学图像。c)平衡溶胀实验，d)拉伸应力-应变曲线，e)纯弹性体和不同S-CNTs含量时S-CNTs/弹性体的耗散能。f)循环拉伸应变为100%时，2% S-CNTs/弹性体纳米复合材料的拉伸应力-应变曲线。g)拉伸400%前后S-CNTs/弹性体的光学表面。
S-CNTs/弹性体纳米复合材料的机电性能研究。a)相对电阻变化(ΔR/R0)和b)施加应变在0% ~ 550%范围内对应的规范因子。c)阶梯应变从0%增加到5%时的相对电阻变化(ΔR/R0)(内嵌为响应时间)。d) S-CNTs/弹性体纳米复合材料在25%应变下的拉伸-释放曲线。e)固定频率为0.2 Hz时，应变范围为25% ~ 100%时的可靠性和均匀性检测;f)固定75%应变时，频率为0.1 ~ 1hz时(持续)。g) S-CNTs/弹性体纳米复合材料人体生理信号和身体姿态监测原理图设计。h)实时电流感应信号，形成腕部脉搏监测。i)说话时回应喉咙运动信号。j)不同弯曲角度的手指运动记录。k)日常运动中获得的肘关节运动信号。l) 50%应变下30 000循环的机械耐久性测量。
S-CNTs/弹性体纳米复合材料作为可拉伸焦耳加热元件的电热转换。a)焦耳加热机制示意图。b)不同供电电压下S-CNTs/弹性体纳米复合材料表面温度随时间变化。c)饱和温度与施加电压(U2)的实验数据和线性拟合。d)不同菌株的温度剖面和e)不同菌株的温度图像。f)水浴加热数字图像及相应温度图像。g)恒压2v . h下的长期焦耳加热性能)不同电压输入下执行器的光学图像及对应的红外图像。i)分段控制执行机构，实现成功缠绕。
论文信息
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202300517
通讯作者：上海硅酸盐研究所黄富强
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