摘要
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种由软段和硬段组成的多嵌段共聚物，具有独特的微相分离结构，兼具塑料和橡胶的特性。凭借出色的物理和化学性能，TPU已被广泛用于多个领域。但其不足之处在于纯TPU的性能具有单一性，限制了它在更广阔领域的应用。为进一步拓宽TPU的应用范围，本文针对近年来二维纳米材料领域的研究热点——MXene材料，通过不同的加工方法对TPU/MXene复合材料进行结构设计，并研究了MXene材料对复合材料性能的影响，具体研究内容如下: (1)针对TPU和MXene界面结合较差的问题，使用聚乙二醇(PEG)对MXene纳米片进行预处理，将其与TPU熔融共混制备了TPU/MXene均质复合材料。结果表明，PEG预处理过的MXene能够均匀分散在TPU基体中，且与TPU之间有较强的界面结合力，MXene含量为0.5wt％的复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别增加了41.2％和15.4％。 (2)通过简单的逐层喷涂法制备了柔性多层的TPU/MXene多功能薄膜。结果表明，MXene含量为28.6wt％，厚度为52μm的多层膜具有高的电导率(1600 S/m)、出色的电磁屏蔽能力(50.7dB)和高的面内热导率(6.31 W/(m·k))。此外，所获得的多层薄膜在低电压(5V)下表现出优异的焦耳加热性能(113℃)、快速的响应时间(＜10s)和出色的加热稳定性。 (3)通过将定向冷冻和浸涂工艺相结合制备了TPU/MXene复合泡沫。针对TPU和MXene界面结合较差的问题，采用聚多巴胺对TPU泡沫进行改性。结果表明，MXene含量为3.45wt％的导电泡沫(0.25 S/m)展现了良好的电阻响应行为，该复合泡沫对不同的压缩应变振幅(0-80％)具有卓越的识别能力，并在较宽的应力范围内(10 Pa-100 KPa)展现出良好的检测能力。
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