【摘要】：柔性傳感器是可監(jiān)測(cè)應(yīng)變、壓力、氣體等信號(hào)變化的電子器件,可以用在人機(jī)交互、健康監(jiān)測(cè)、智能傳感等領(lǐng)域。近年來(lái)水凝膠等軟材料在柔性傳感器的應(yīng)用中具有突出表現(xiàn)。以二維碳材料為導(dǎo)電介質(zhì)的電子型水凝膠導(dǎo)體因具有不透明性、生物不相容性、低柔性及大應(yīng)變下的低靈敏性等缺點(diǎn)其應(yīng)用受到了限制。以導(dǎo)電離子為代表的離子型水凝膠導(dǎo)體能夠?qū)崿F(xiàn)透明性、高靈敏性和大伸長(zhǎng)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(shì)。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(yīng),仿貽貝多功能水凝膠具有超伸展性(應(yīng)變4000%)、高彈性(恢復(fù)率90%)、良好的自愈性(愈合時(shí)間2 h,愈合率96%)、生物相容性以及超強(qiáng)的粘附性,對(duì)各種有機(jī)無(wú)機(jī)表面具有較強(qiáng)的粘附能力(15-46 kPa),并且實(shí)現(xiàn)了水下粘附(10-20 kPa)。此水凝膠應(yīng)變傳感器具有較大的應(yīng)變檢測(cè)范圍(0.05-2100%)和較高的靈敏度(GF=9)。在小應(yīng)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體四肢運(yùn)動(dòng)等較大幅度運(yùn)動(dòng)和脈搏心跳等微小運(yùn)動(dòng),在健康監(jiān)測(cè)、智能可穿戴設(shè)備和軟機(jī)器人中具有很大的潛在應(yīng)用。(2)為構(gòu)建可同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的自愈合性質(zhì)的水凝膠,通過(guò)兩步法利用SA、硼酸鹽(Borax)和AM制備了自愈合雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。此雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠具備良好透明性、高強(qiáng)高韌、超長(zhǎng)斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能,因體系中動(dòng)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(dāng)下水凝膠力學(xué)性能與自愈性質(zhì)不可兼?zhèn)涞睦щy。作為應(yīng)變傳感器,可快速準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)手指等四肢運(yùn)動(dòng)及臉部微運(yùn)動(dòng)。作為壓力傳感器,可區(qū)分人體運(yùn)動(dòng)前后的心跳變化和聲帶振動(dòng)發(fā)聲,表現(xiàn)出較高的靈敏度、快速響應(yīng)性和導(dǎo)電穩(wěn)定性,為制備人工皮膚、可穿戴智能設(shè)備用于人體健康監(jiān)測(cè)和疾病診斷等提供了可能性。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP212;TQ427.26

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3 徐e

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