本文關(guān)鍵詞：柔性導(dǎo)電材料的制備及其在可穿戴傳感器件上的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于同時(shí)存在柔彈性和導(dǎo)電性,柔性導(dǎo)電材料被廣泛應(yīng)用于健康管理材料,壓力傳感器和組織工程等領(lǐng)域。現(xiàn)今的柔性導(dǎo)電材料往往通過在彈性體表面復(fù)合超薄導(dǎo)電功能層以同時(shí)獲得導(dǎo)電和彈性雙重性能。然而這種方法存在界面剝離和導(dǎo)電性能下降的缺陷。本實(shí)驗(yàn)首先使用柔性聚氨酯海綿作為彈性體層,將經(jīng)改進(jìn)的Hummers法制備的氧化石墨烯經(jīng)由浸漬、吸附、干燥和還原等過程獲得了石墨烯/聚氨酯海綿復(fù)合材料。通過數(shù)顯推拉力計(jì)和RLC數(shù)字電橋表征了該復(fù)合材料的導(dǎo)電率-外加應(yīng)力的關(guān)系,確認(rèn)了材料應(yīng)用于壓力傳感器的可能性并進(jìn)而針對性地采用數(shù)顯式推拉力計(jì)和電化學(xué)工作站對該復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性,靈敏度和響應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行了表征,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該復(fù)合材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,響應(yīng)時(shí)間為0.3s,在0~6kPa的范圍內(nèi),靈敏度S的值為0.17kPa-1,在6~25kPa的范圍內(nèi),靈敏度S的值為0.005 kPa-1,在0~200kPa內(nèi)均能響應(yīng),呈現(xiàn)出較好的傳感性能。但是,應(yīng)用于微弱人體生理信號監(jiān)測的傳感器需要在超低壓力段(2kPa)具有極高的靈敏度,實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)并制備了表面微陣列化納米纖維基自支撐彈性導(dǎo)電材料,以期在生理信號監(jiān)測(如脈搏監(jiān)測)上獲得較好的效果。采用以激光刻蝕獲得微陣列的硅片作為模具,將原位聚合聚吡咯的導(dǎo)電PVA-co-PE納米纖維和POE納米纖維的懸浮液混合均勻后,利用溶液澆鑄的方式復(fù)制硅片模具表面的微陣列,干燥后脫模獲得了表面微陣列化納米纖維基自支撐彈性導(dǎo)電材料,使用SEM觀察到了納米纖維膜表面具有的微陣列。然后將兩張膜具有微陣列的表面面對面組裝后獲得壓力傳感器。測試了壓力傳感器在超低壓力段的穩(wěn)定性和靈敏性,它在0-0.15kPa,0.15kPa-1kPa以及1-7kPa的壓力范圍內(nèi)的靈敏度S值分別為1.24kPa-1,0.89kPa-1以及0.02kPa-1。將壓力傳感器組裝成了大面積壓力傳感器以判斷其在電子皮膚上的應(yīng)用潛力。最后將壓力傳感器和藍(lán)牙模塊相連并搭建了由壓力傳感器收集和藍(lán)牙模塊傳遞的人體脈搏監(jiān)測系統(tǒng),最終在一臺iPhone上輸出了與心電圖測試結(jié)果呈現(xiàn)出頻率一致,波形相近的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：柔性導(dǎo)電材料 導(dǎo)電納米纖維 導(dǎo)電墨水 壓力傳感器 無線脈搏監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 可穿戴電子器件10-13
• 1.2.1 可穿戴電子器件定義10
• 1.2.2 可穿戴電子器件的制備10-11
• 1.2.3 可穿戴電子器件的應(yīng)用11-12
• 1.2.4 可穿戴技術(shù)與智能服裝12-13
• 1.2.5 可穿戴技術(shù)的發(fā)展趨勢13
• 1.3 柔性壓力傳感器13-15
• 1.3.1 壓力傳感器定義13-14
• 1.3.2 壓力傳感器的種類14-15
• 1.3.3 壓力傳感器的應(yīng)用15
• 1.4 電阻式壓力傳感器15-18
• 1.4.1 電阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)15-16
• 1.4.2 電阻式壓力傳感器的設(shè)計(jì)與研究進(jìn)展16-18
• 1.5 本課題主要來源與主要工作內(nèi)容18-20
• 2 還原氧化石墨烯/聚氨酯海綿制備壓力傳感器20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分20-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料20-21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21
• 2.2.3 石墨烯的制備21
• 2.2.4 石墨烯/聚氨酯海綿柔性導(dǎo)電材料的制備21-22
• 2.2.5 壓力傳感器的組裝22
• 2.2.6 rGO/聚氨酯化學(xué)結(jié)構(gòu)測試22
• 2.2.7 rGO/聚氨酯海綿微觀形態(tài)22
• 2.2.8 傳感器靈敏性測試22-23
• 2.2.9 傳感器的循環(huán)穩(wěn)定性測試23
• 2.2.10 傳感器的響應(yīng)時(shí)間23-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-32
• 2.3.1 石墨烯與還原氧化石墨烯的XRD表征24-25
• 2.3.2 石墨烯與還原氧化石墨烯的TEM測試25-26
• 2.3.3 rGO/聚氨酯海綿化學(xué)結(jié)構(gòu)測試26-27
• 2.3.4 rGO/聚氨酯海綿微觀形態(tài)27-28
• 2.3.5 傳感器敏感性測試28-30
• 2.3.6 傳感器的循環(huán)穩(wěn)定性測試30-31
• 2.3.7 傳感器的響應(yīng)時(shí)間31-32
• 2.4 小結(jié)32-33
• 3 表面結(jié)構(gòu)化復(fù)合納米纖維制備超靈敏壓力傳感器及可穿戴脈搏監(jiān)測系統(tǒng)33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑33-34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器34
• 3.2.3 納米纖維懸浮液的制備34
• 3.2.4 納米纖維膜的微觀形態(tài)34-35
• 3.2.5 混合導(dǎo)電納米纖維懸浮液的制備35-36
• 3.2.6 壓力傳感器的制備36
• 3.2.7 不同浴比PPy@PVA-co-PE納米纖維膜的電導(dǎo)率36-37
• 3.2.8 表面結(jié)構(gòu)化納米纖維膜的微觀形態(tài)37
• 3.2.9 壓力傳感器對壓力的靈敏性測試37
• 3.2.10 壓力傳感器對壓力的持續(xù)響應(yīng)性測試37
• 3.2.11 壓力傳感器對不同段壓力的響應(yīng)時(shí)間測試37
• 3.2.12 壓力傳感器的循環(huán)性能測試37-38
• 3.2.13 壓力傳感器的全彩LED燈測試38
• 3.2.14 壓力傳感器在大面積壓力傳感器上的應(yīng)用38
• 3.2.15 壓力傳感器在人體脈搏監(jiān)測上的應(yīng)用38-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-49
• 3.3.1 不同浴比PPy@PVA-co-PE納米纖維膜的電導(dǎo)率39-40
• 3.3.2 納米纖維膜的微觀形態(tài)40
• 3.3.3 表面結(jié)構(gòu)化納米纖維膜的微觀形態(tài)40-42
• 3.3.4 壓力傳感器對壓力的靈敏性測試42-43
• 3.3.5 壓力傳感器對壓力的持續(xù)響應(yīng)性測試43-44
• 3.3.6 壓力傳感器的循環(huán)性能測試44-45
• 3.3.7 壓力傳感器的全彩LED燈測試45-46
• 3.3.8 壓力傳感器在大面積壓力傳感器上的應(yīng)用46-47
• 3.3.9 壓力傳感器在人體脈搏監(jiān)測上的應(yīng)用47-49
• 3.4 小結(jié)49-51
• 4 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 碩士期間發(fā)表的文章和申請的專利如下56-57
• 致謝57

【相似文獻(xiàn)】

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9 裴

本文編號：318165