【摘要】：三維多孔導電材料是一種兼顧優(yōu)異的電學特性和力學特性的新型材料�；诙嗫撞牧蠟槟０宓闹苯咏䴘B法具有工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點,是制備三維多孔導電材料的一種頗有前景的方法。研究基于三維多孔導電材料的觸覺傳感器對研制新型觸覺傳感器和拓寬其應用領域具有實際意義。本文采用納米漿料浸涂工藝,以聚氨酯海綿為模板指引炭黑、石墨烯雙相導電填料的三維組裝,利用共混包覆、層層組裝兩種方法制得具有雙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的PUS-CB/GNPs/SR和PDA-PUS-CB/GNPs-SR復合材料,并對多孔復合材料進行了掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外光譜微觀結(jié)構(gòu)分析。研究了模板結(jié)構(gòu)尺寸對力學特性的影響,分析了雙相填料、三維海綿骨架、導電填料濃度,以及改性、制備方法對于孔狀彈性體材料電學、力學性能的影響,優(yōu)化了高性能多孔導電海綿復合材料的工藝參數(shù)。設計并制備了基于PDA-PUS-CB/GNPs-SR導電海綿的具有高靈敏度、高柔彈性的小量程觸覺傳感器,研究了基于三維導電海綿的觸覺傳感器對環(huán)境溫度、濕度等因素的抗干擾性,利用傳感器后端信號采集、處理系統(tǒng),將傳感器集成于喉部、手背、指節(jié)處實現(xiàn)微小觸覺感知(2kPa)。結(jié)果表明,制得的小量程觸覺傳感器可廣泛應用于電子皮膚以及可穿戴設備,在未來具有很大的潛在應用價值。
[Abstract]:Three-dimensional porous conductive material is a new material with excellent electrical and mechanical properties. The direct infiltration method based on porous material template has the advantages of simple process and low cost. It is a promising method for the preparation of three-dimensional porous conductive materials. It is of practical significance to study the tactile sensor based on three-dimensional porous conductive material for developing a new tactile sensor and widening its application field. In this paper, three dimensional assembly of carbon black and graphene biphase conductive filler was guided by polyurethane sponge as template and coated with nano-size slurry. PUS-CB/GNPs/SR and PDA-PUS-CB/GNPs-SR composites with double network structure were fabricated by layer-by-layer assembly method. The microstructure of porous composites was analyzed by scanning electron microscope and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The influence of the structure size of the template on the mechanical properties was studied. The effects of the two-phase packing, the three-dimensional sponge skeleton, the concentration of conductive filler, the modification and the preparation method on the electrical and mechanical properties of the porous elastomer were analyzed. The process parameters of high performance porous conductive sponge composites were optimized. A small range tactile sensor with high sensitivity and flexibility based on PDA-PUS-CB/GNPs-SR conductive sponge was designed and fabricated. The anti-interference property of the tactile sensor based on three-dimensional conductive sponge to environmental temperature and humidity was studied. The sensor is integrated into the larynx, the back of the hand and the phalanx to realize tiny tactile perception (2kPa) by using the signal acquisition and processing system at the back end of the sensor. The results show that the small range tactile sensor can be widely used in electronic skin and wearable devices, and has great potential application value in the future.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

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本文編號：2376088