離子導(dǎo)體內(nèi)部正負(fù)離子在電場驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)產(chǎn)生的電流,通常稱為漂移電流,與此同時(shí)還有由離子濃度分布不均產(chǎn)生的擴(kuò)散電流。聚合物離子導(dǎo)體因具有較高透明度、高度兼容性和延展性等優(yōu)點(diǎn),在可穿戴/柔性電子技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用前景。理論研究聚合物離子導(dǎo)體內(nèi)部的離子傳輸與擴(kuò)散行為,可為新型離子導(dǎo)體器件的開發(fā)與設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。本文理論研究了聚合物離子導(dǎo)體在電場作用下的電學(xué)特性,取得了如下研究結(jié)果:1.基于Poisson-Nernst-Planck（PNP）方程,引入在初始平衡態(tài)下離子濃度的小擾動(dòng)得到線性化的PNP方程。采用Mindlin簡化結(jié)構(gòu)理論思想將離子濃度和電勢沿厚度方向冪級數(shù)展開,建立了離子導(dǎo)體膜擴(kuò)散和傳導(dǎo)的二維方程及零階、一階方程。2.利用所建立的離子導(dǎo)體二維方程,理論研究了單層離子導(dǎo)體膜在交變電場作用下,其內(nèi)部離子的傳輸與擴(kuò)散行為,并基于理論結(jié)果繪制了交流阻抗譜和等效電路圖。數(shù)值結(jié)果表明:單層膜在低頻下,其擴(kuò)散較為顯著、阻抗較高;在高頻下,離子的傳輸占主導(dǎo)地位,阻抗接近于0。3.針對上下層為離子導(dǎo)體、中間層是介電材料的“三明治”型離子導(dǎo)體薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu),利用所建立的二維方程,采用分... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?（ａ）中間的介電高彈體及上下的離子導(dǎo)體在電壓作用下發(fā)生變形［１７】??（ｂ）利用離子導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)介電高彈體制成的透明柔性揚(yáng)聲器［１７］??

Ｖ＾〇?〇?——?Ｂｕｆｆｅｒ?ｅｌａｓｔｏｍｅｒ??ｆ—ｎ％?Ｏ?Ｏ?〇ｒ￣｜?Ｔｈｉｎ?ｍｅｔａｌ?ｆｏｉｌ??丄，」．？?，?＿、丄????ｒ｜＾ｎ??圖１．３?（ａ）柔性顯示器原理示意圖??（ｂ）柔性顯示器材料結(jié)構(gòu)示意圖??ａｔ?ＸＷＭ??ｉ?ＩＩ??】Ｊ魆??圖１．４?（ａ）柔性電容應(yīng)變傳感器??（ｂ）柔性電容壓力傳感器ｌ〇ｌ??由傳統(tǒng)的硬材料制成的傳感器有較大體積大且不可拉伸，不適合應(yīng)用在柔性??器件、軟體機(jī)器人和機(jī)械手臂等仿生設(shè)備或系統(tǒng)方面。２０１４年，Ｓｉｍ等［６］利用聚??合物離子導(dǎo)體和介電高彈材料設(shè)計(jì)了柔性電容式應(yīng)力和應(yīng)變傳感器，將其稱之為??“離子皮膚（Ｉｏｎｉｃ?Ｓｋｉｎ）?”?（如圖１．４所示）。基于聚合物離子導(dǎo)體的傳感器??不僅不會約束被測物體的變形，而且還具有輕薄、透明、測量變形范圍大等特點(diǎn)。??Ｓ?ｕｎ等設(shè)計(jì)的傳感器可以測量單軸拉伸和等雙軸拉伸等在大變形狀態(tài)下的應(yīng)變??（１％到５００％）。它在循環(huán)加載時(shí)具有穩(wěn)定的性能，柔性的材料又使它能夠完美??６??

ａｔ?ＸＷＭ??ｉ?ＩＩ??】Ｊ魆??圖１．４?（ａ）柔性電容應(yīng)變傳感器??（ｂ）柔性電容壓力傳感器ｌ〇ｌ??由傳統(tǒng)的硬材料制成的傳感器有較大體積大且不可拉伸，不適合應(yīng)用在柔性??器件、軟體機(jī)器人和機(jī)械手臂等仿生設(shè)備或系統(tǒng)方面。２０１４年，Ｓｉｍ等［６］利用聚??合物離子導(dǎo)體和介電高彈材料設(shè)計(jì)了柔性電容式應(yīng)力和應(yīng)變傳感器，將其稱之為??“離子皮膚（Ｉｏｎｉｃ?Ｓｋｉｎ）?”?（如圖１．４所示）。基于聚合物離子導(dǎo)體的傳感器??不僅不會約束被測物體的變形，而且還具有輕薄、透明、測量變形范圍大等特點(diǎn)。??Ｓ?ｕｎ等設(shè)計(jì)的傳感器可以測量單軸拉伸和等雙軸拉伸等在大變形狀態(tài)下的應(yīng)變??（１％到５００％）。它在循環(huán)加載時(shí)具有穩(wěn)定的性能，柔性的材料又使它能夠完美??６??


本文編號：3218674