【摘要】：柔性傳感器是可監(jiān)測應變、壓力、氣體等信號變化的電子器件,可以用在人機交互、健康監(jiān)測、智能傳感等領域。近年來水凝膠等軟材料在柔性傳感器的應用中具有突出表現(xiàn)。以二維碳材料為導電介質(zhì)的電子型水凝膠導體因具有不透明性、生物不相容性、低柔性及大應變下的低靈敏性等缺點其應用受到了限制。以導電離子為代表的離子型水凝膠導體能夠?qū)崿F(xiàn)透明性、高靈敏性和大伸長等性質(zhì),且具有自愈合及自粘附等功能性性質(zhì)的離子水凝膠在制備柔性傳感器方面具有更加明顯的優(yōu)勢。本論文主要制備了兩種功能性水凝膠并研究了其作為柔性傳感器的性能表現(xiàn)。(1)利用海藻酸鈉(Sodium Alginate,SA)、單寧酸(Tannic,TA)和丙烯酰胺(Acrylamide,AM)制備了仿貽貝多功能水凝膠�；谌M分間的多重弱鍵和協(xié)同效應,仿貽貝多功能水凝膠具有超伸展性(應變4000%)、高彈性(恢復率90%)、良好的自愈性(愈合時間2 h,愈合率96%)、生物相容性以及超強的粘附性,對各種有機無機表面具有較強的粘附能力(15-46 kPa),并且實現(xiàn)了水下粘附(10-20 kPa)。此水凝膠應變傳感器具有較大的應變檢測范圍(0.05-2100%)和較高的靈敏度(GF=9)。在小應變(200%)下GF≈2,接近離子水凝膠傳感器的理論值。最低工作電壓可低至0.07V。該傳感器可實時監(jiān)測人體四肢運動等較大幅度運動和脈搏心跳等微小運動,在健康監(jiān)測、智能可穿戴設備和軟機器人中具有很大的潛在應用。(2)為構(gòu)建可同時實現(xiàn)優(yōu)異的力學性能和良好的自愈合性質(zhì)的水凝膠,通過兩步法利用SA、硼酸鹽(Borax)和AM制備了自愈合雙網(wǎng)絡水凝膠。此雙網(wǎng)絡水凝膠具備良好透明性、高強高韌、超長斷裂伸長率等力學性能,因體系中動態(tài)硼酸酯鍵的斷裂與重建,該水凝膠還具有良好的自愈合性質(zhì),克服了當下水凝膠力學性能與自愈性質(zhì)不可兼?zhèn)涞睦щy。作為應變傳感器,可快速準確地監(jiān)測手指等四肢運動及臉部微運動。作為壓力傳感器,可區(qū)分人體運動前后的心跳變化和聲帶振動發(fā)聲,表現(xiàn)出較高的靈敏度、快速響應性和導電穩(wěn)定性,為制備人工皮膚、可穿戴智能設備用于人體健康監(jiān)測和疾病診斷等提供了可能性。
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;TQ427.26

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李振;王紀強;趙林;劉統(tǒng)玉;;基于差分結(jié)構(gòu)的光纖光柵應變傳感器溫度補償[J];山東科學;2017年05期

2 ;光纖應變傳感器最新成果受到業(yè)界高度關(guān)注[J];工具技術(shù);2008年12期

3 劉榮斌,何萍;組合式應變傳感器及其在礦山機械上的應用研究[J];萍鄉(xiāng)高等專科學校學報;2002年04期

4 畢衛(wèi)紅;光纖應變傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];激光與光電子學進展;1999年12期

5 劉金貴;;能精確測量的應變傳感器[J];上海金屬.有色分冊;1987年02期

6 秦毅,沈承良;DYC—1型電阻式應變傳感器[J];實驗室研究與探索;1987年02期

7 文興;;伸縮性應變傳感器的開發(fā)及應用[J];現(xiàn)代橡膠技術(shù);2019年06期

8 彭軍;李津;李偉;常勝男;劉皓;;柔性可穿戴電子應變傳感器的研究現(xiàn)狀與應用[J];化工新型材料;2020年01期

9 任亮;崔曉蕾;姜濤;賈子光;夏夢影;程祥;;基于光纖光柵應變傳感器的油氣管道腐蝕監(jiān)測[J];石油工程建設;2015年03期

10 薛澤利;呂國輝;;光纖光柵應變傳感器表面粘貼工藝研究[J];哈爾濱師范大學自然科學學報;2011年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張明超;王春雅;王琪;張瑩瑩;;基于皮芯型石墨片/桑蠶絲的柔性應變傳感器[A];中國化學會第30屆學術(shù)年會摘要集-第四十一分會：納米材料與器件[C];2016年

2 趙印明;劉春紅;陳爽;張大鵬;;可焊接式光纖光柵應變傳感器的性能實驗研究[A];第九屆全國光電技術(shù)學術(shù)交流會論文集（下冊）[C];2010年

3 孫麗;岳川云;馮燕忠;陳博文;;兩種表面粘貼式光纖光柵應變傳感器性能比較[A];第八屆沈陽科學學術(shù)年會論文集[C];2011年

4 張大煦;李欣;劉鐵根;李川;楊建江;;耦合型光纖應變傳感器的實驗研究[A];慶賀劉錫良教授執(zhí)教五十周年暨第一屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學術(shù)報告會論文集[C];2001年

5 王毅堅;薛蓄峰;梁勇;王文;;差分負載式聲表面波無線無源應變傳感器研究[A];中國聲學學會2017年全國聲學學術(shù)會議論文集[C];2017年

6 王衛(wèi)鋒;吳源清;徐郁峰;賀志勇;;應變傳感器在廣州體育館索力測試中的應用[A];計算機在土木工程中的應用——第十屆全國工程設計計算機應用學術(shù)會議論文集[C];2000年

7 蒲俊宏;查湘軍;包�，�;楊鳴波;楊偉;;通過強剪切流場制備碳納米管高度取向的超高靈敏度應變傳感器[A];中國化學會2017全國高分子學術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復合體系[C];2017年

8 肖會剛;李惠;歐進萍;;濕度和溫度對水泥基應變傳感器性能影響的實驗研究[A];2006年全國功能材料學術(shù)年會專輯[C];2006年

9 張曉飛;李喜德;;基于石墨烯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的柔性應變傳感器及其性能研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

10 佟艷群;符欲梅;陳偉民;朱永;徐謀;夏小泉;騰剛;楊紅;辜建國;陳星;文斌;;光纖法珀應變傳感器及其系統(tǒng)的應用研究[A];第十七屆全國橋梁學術(shù)會議論文集（下冊）[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 本報記者 閆紫謙;王瑩 賦柔性應變傳感器“自愈”能力[N];黑龍江日報;2019年

2 通訊員 孟兆熙　記者 馮國梧;天大教授發(fā)現(xiàn)高靈敏度應變測量技術(shù)[N];科技日報;2008年

3 李明;光纖光柵應變傳感器標校系統(tǒng)通過驗收[N];中國船舶報;2012年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 李學瑞;嵌入鎳鉻薄膜應變傳感器的切削力測量刀具系統(tǒng)研究[D];中北大學;2019年

2 廖新勤;低維材料應力/應變傳感器的構(gòu)建與性能研究[D];北京科技大學;2017年

3 徐e

本文編號：2738808