【摘要】：近年來,隨著柔性應(yīng)變傳感器在人體運動檢測、電子皮膚和機器人等領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展,這使得其成為當(dāng)前研究的熱點。為提高柔性應(yīng)變傳感器的傳感性能同時保持其良好的力學(xué)性能,往往要求導(dǎo)電填料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和良好的相容性等特點,基體具有較好的柔性、高彈性等。本論文采用溶液共混法制備出導(dǎo)電聚苯胺/聚(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SEBS)柔性復(fù)合材料,并通過熱壓將其與介電層復(fù)合制得具有良好傳感性能的大應(yīng)變電容型傳感器,研究了電容應(yīng)變傳感器在單向和循環(huán)拉伸過程中的傳感性能,在此基礎(chǔ)上利用電容應(yīng)變傳感器對人體關(guān)節(jié)彎曲運動進(jìn)行了檢測。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)以十二烷基苯磺酸作為摻雜劑和乳化劑,采用乳液聚合法合成可溶性導(dǎo)電聚苯胺,并與SEBS通過溶液共混法制備導(dǎo)電聚苯胺/SEBS柔性復(fù)合材料,通過傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、激光拉曼(Raman)、能譜分析(EDS)和高分辨透射電鏡(HR-TEM)對柔性復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,通過熱失重分析(TGA)、萬能拉力試驗機和直流低電阻測試儀對柔性復(fù)合材料的性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明十二烷基苯磺酸摻雜的導(dǎo)電聚苯胺(PANI ·DBSA)與SEBS具有良好的相容性且均勻地分散于SEBS中,部分PANI ·DBSA顆粒粒徑在10～100nm之間,柔性復(fù)合材料在150℃以內(nèi)具有穩(wěn)定的熱性能。當(dāng)導(dǎo)電聚苯胺填充量為20.00wt%時,柔性復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性且其斷裂伸長率仍可達(dá)到700%左右,此外在不同應(yīng)變范圍和拉伸速率下初始10個循環(huán)拉伸過程內(nèi)柔性復(fù)合材料均表現(xiàn)出良好的可逆性和穩(wěn)定性。(2)將鈦酸銅鈣/SEBS介電層與20.00wt%導(dǎo)電聚苯胺/SEBS柔性復(fù)合材料復(fù)合制得“三明治”型電容應(yīng)變傳感器,通過X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、寬頻介電儀、伸縮性應(yīng)變傳感器測量系統(tǒng)等儀器對介電層和電容應(yīng)變傳感器進(jìn)行表征。結(jié)果表明CCTO在基體中具有良好的分散性,當(dāng)其填充量為20.00wt%時介電層的介電常數(shù)提高58.6%,相應(yīng)的電容應(yīng)變傳感器仍表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。在100%應(yīng)變范圍內(nèi),不同介電層電容應(yīng)變傳感器的電容值均單調(diào)遞增,且表現(xiàn)出較好的線性關(guān)系。此外電極寬度不同的電容應(yīng)變傳感器在不同的應(yīng)變范圍和拉伸速率下均具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。(3)將制備的“三明治”型電容應(yīng)變傳感器應(yīng)用于人體運動部位,對手指、肘、膝等關(guān)節(jié)彎曲運動進(jìn)行檢測。結(jié)果表明隨著人體關(guān)節(jié)彎曲運動,電容應(yīng)變傳感器的相對電容發(fā)生變化,有效地檢測了人體運動情況。此外為了實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的批量化儲存及處理,將檢測數(shù)據(jù)存儲于設(shè)計的數(shù)據(jù)庫中,通過特定檢索條件可以調(diào)取相應(yīng)的數(shù)據(jù)和曲線圖并進(jìn)行結(jié)果的自動比較,可以得知人體每次運動情況與之前運動情況之間存在的差異性。
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM53;TP212
【圖文】：

＿逡逑號等易輸出的形式，根據(jù)其傳感機理主要分為電阻型柔性應(yīng)變傳感器和電容型柔性應(yīng)變傳逡逑感器［６］，如圖１－２所示。雖然也有一些其他類型的應(yīng)變傳感器如電感、電壓、熱電等，但由逡逑于他們的測量設(shè)備復(fù)雜、分辨率低和動態(tài)性能差等特點使得這些應(yīng)變傳感器在電子皮膚和逡逑可穿戴運動傳感器應(yīng)用上仍具有很大的挑戰(zhàn)。逡逑（ｓｉ）邐（ｂ）邐＿逡逑基體導(dǎo)電顆粒邐＞電層邐導(dǎo)電層邋電極逡逑？邋－邋．．Ｃｉ．．ｎｉｎ？＞ｎ邐邐邐邐—邋邋邋邋邐邐邐邐邐邐邐邐邐—邋＾逡逑圖１－２邋（ａ）電阻型柔性應(yīng)變傳感器和（ｂ）電容型柔性應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)示意圖逡逑電阻柔性應(yīng)變傳感器是一種由柔性基體和導(dǎo)電填料構(gòu)成的應(yīng)變傳感器，它能將外界信逡逑號以電阻形式輸出，并且具有高柔性、可伸縮性、高靈敏度和響應(yīng)速度快等優(yōu)點，是目前逡逑研[偨銜惴旱囊恢鐘Ρ浯釁鰨郟常牽擼常常蕁Ｆ淞槊舳瘸Ｒ雜Ρ湎凳牽棋澹ǎ紓幔酰紓邋澹媯幔悖簦錚潁├幢硎懼義希郟常�，３�(dān)藎義稀澹ǎ遙

本文編號：2732689