DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.02.225
為了使木質素應用多樣化，本文研究以藍桉木素（EKL）和甘蔗渣硫酸鹽木質素（BKL）為原料，制備了能檢測人體某些運動的超薄碳纖維電紡氈，并對其化學結構進行了充分的研究。結果表明，以芥子醇和松柏醇為基本單元，松脂醇、芳基甘油-β-芳基醚、苯基香豆素、二苯乙烷為主要鍵合，EKL的主要化學結構略呈線性。在相同的熱處理工藝下，略呈線性的EKL和交聯的BKL分別傾向于形成非晶碳和石墨微晶，從而導致制備的傳感器電阻有較大的差異。EKL超薄碳纖維（CF）傳感器在彎曲過程中，由于相對電阻變化而產生的信號幅度約為9×104，而BKL-CF傳感器在手臂彎曲和手指按壓過程中，分別檢測到較大（△R/R0~380）和較小（△R/R0＜10）的相對電阻變化。
圖1.基于KL-CF的可穿戴傳感器制造方案。
圖2.（a）KLs的31P NMR光譜和（b）KLs中存在的不穩定羥基與TMDP的反應。
圖3.EKL的HSQC頻譜和相應結構。
圖4.（a）EKL的MADIL高分辨率質譜，（b）裂解氣相色譜-質譜，（c）擬議的主要結構。
圖5.（a，b）EKL-CFs和（d，e）BKL-CFs的TEM圖像以及（c，f）相應的HR-TEM圖像。（d）中的紅色箭頭和（f）中的插圖分別表示石墨微晶和相應的FFT圖像。
圖6.KLs和KL-Fs的熱性能。（a）KLs和KL-Fs的DSC曲線。（b）BKL和BKL-Fs的熔融和結晶行為。（c）KLs和KL-Fs的TG和（d）DTG曲線。（e）KLs和KL-Fs的主要熱降解階段的ln[ln（W0/WT）]與θ的關系圖。（f）在熱降解過程中KL-Fs分子鏈演變的示意圖。
圖7.KL-Fs的熱處理和相應的形貌。（A）KL-Fs的穩定化和碳化過程。（B）在不同條件下處理的KL-Fs的SEM圖像。（C）在0.25℃/min的穩定速率和3℃/min的碳化速率下獲得的KL-Fs的直徑。
圖8.（a，b）EKL-CFs和（d，e）BKL-CFs傳感器的壓阻性能。（a，d）在手指彎曲過程中可穿戴式傳感器的相對電阻變化。（b，e）分別為（a）和（d）的放大圖。（c）△R/R0變化的對應機理。
圖9.使用基于BKL-CFs的傳感器檢測各種動作。（a），（c）和（e）中的插圖分別是固定在手臂、滑梯和桌子上的可穿戴傳感器的照片。（b），（d）和（f）分別是（a），（c）和（e）的局部放大圖。
微信二維碼
