【摘要】：隨著電子行業(yè)迅速發(fā)展,柔性可穿戴設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始逐漸進(jìn)入人們的生活,以納米材料為導(dǎo)電載體的柔性傳感器已成為了研究的熱點(diǎn)。而其中,柔性電阻應(yīng)變傳感器由于其較高的拉伸性能以及可變化的靈敏度被廣泛應(yīng)用于健康監(jiān)測(cè)、醫(yī)療檢測(cè)和電子皮膚等領(lǐng)域。對(duì)于應(yīng)變傳感器而言,其起到導(dǎo)電作用的透明導(dǎo)電薄膜層是整個(gè)傳感器的重中之重,傳感器的信號(hào)傳遞功能主要取決于導(dǎo)電薄膜的質(zhì)量。因此,除了要求基本的高導(dǎo)電性、高柔性外,為了更好的契合當(dāng)今社會(huì)大數(shù)據(jù)的發(fā)展,可穿戴柔性傳感器還應(yīng)該具備高透過(guò)率、高靈敏度這兩個(gè)重要參數(shù)。為了提高柔性電阻應(yīng)變傳感器的性能,我們通常會(huì)在材料以及新的傳感器結(jié)構(gòu)這兩方面進(jìn)行一定的探索及研究,以期同時(shí)滿足對(duì)柔性傳感器機(jī)械性能和電性能的緊迫需求。本文以制備具有定向排布的導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的柔性電阻應(yīng)變傳感器為目標(biāo),重點(diǎn)研究了高長(zhǎng)徑比銀納米線的制備工藝、銀納米線在柔性PDMS膜上的定向排布、柔性應(yīng)變傳感器的制備工藝以及性能測(cè)試等內(nèi)容。對(duì)水浴提拉定向排布技術(shù)以及傳感器變形時(shí)的銀納米線的位移情況進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化及原理分析,對(duì)最終制備所得柔性傳感器進(jìn)行了實(shí)時(shí)可穿戴監(jiān)測(cè)模擬,獲得了較好的綜合性能。利用一步還原法制備具有高長(zhǎng)徑比的銀納米線,通過(guò)對(duì)銀納米線制備過(guò)程中離子助劑類型、PVP與硝酸銀摩爾比等參數(shù)的修正,引入了輔助離子助劑的概念,將Na Br作為第二離子助劑,并且在PVP的選擇上從傳統(tǒng)的一種PVP改變成為兩種PVP混合,最終制備所得的銀納米線長(zhǎng)徑比達(dá)到了800以上。利用水浴提拉法在柔性PDMS膜上對(duì)銀納米線進(jìn)行定向排布深入研究了銀納米線溶液濃度、水浴溫度、提拉速度等參數(shù)對(duì)定向排布效果的作用,最終獲得了具有明顯定向結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)電性、高透過(guò)率的銀納米線特殊網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電薄膜,并分析了水浴提拉的原理。制備柔性傳感器時(shí),我們創(chuàng)新性的提出了利用掩膜法制備底膜、定向排布銀納米線、覆蓋封裝層這一制備柔性傳感器的方法,形成了PDMS/Ag NWs/PDMS的三明治封裝結(jié)構(gòu),確保了傳感器在使用過(guò)程中的精確度和穩(wěn)定性。對(duì)所制得的銀納米線柔性傳感器進(jìn)行性能測(cè)試,結(jié)果表明,當(dāng)傳感器的透過(guò)率達(dá)到86.3%時(shí),其電阻僅為168Ω;當(dāng)應(yīng)變達(dá)到30%時(shí),其靈敏度達(dá)到了驚人的84.6,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)報(bào)導(dǎo)的同類傳感器。對(duì)傳感器進(jìn)行了可穿戴模擬監(jiān)測(cè)試驗(yàn),對(duì)人體運(yùn)動(dòng)組織等進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),得到了穩(wěn)定的反饋數(shù)據(jù)。綜上所述,本課題所制備的柔性透明電阻應(yīng)變傳感器已具備未來(lái)柔性可穿戴設(shè)備性能要求,并有可能在未來(lái)的健康監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域發(fā)揮功效。
【圖文】：

因此產(chǎn)生的銀納米線長(zhǎng)度分布十分不均勻，且在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的顆粒、短棒等雜質(zhì)，對(duì)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)影響嚴(yán)重。圖1-1 通過(guò)多步法制備所得Ag NWs表征圖及長(zhǎng)度分布[41]Zhang等人[42]則是從離子助劑類型去考慮制備出更細(xì)的Ag NWs。根據(jù)銀納米線產(chǎn)生的原理，離子助劑會(huì)與反應(yīng)物AgNO3發(fā)生反應(yīng)形成新的化合物作為前

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文- 6 -圖1-2 不同分子鏈的PVP在相同條件下制備所得AgNW的掃描電鏡圖[43](a) PVP-55000；(b) PVP-360000；(c) PVP-1300000；(d) PVP-1300000+PVP-55000(1:1)Sun等人[44]利用EG（乙二醇）作為還原劑，PtCl2為離子助劑制備銀納米線。一方面，Cl－可以與Ag+結(jié)合形成AgCl晶種作為額外晶種，促進(jìn)后續(xù)的銀線生長(zhǎng)，而另一方面，Pt本身在反應(yīng)過(guò)程中受到乙二醇還原，以單質(zhì)Pt的形式存在，形成額外的Pt晶種。，在多晶種的幫助下
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2681210