聚氨酯基柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器的制備及研究
發(fā)布時間：2020-07-18 16:08
【摘要】：隨著智能終端的普及,柔性電子產(chǎn)品呈現(xiàn)出巨大的市場前景。柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器是一種新型的電子設(shè)備,靈活可變形的傳感器可以使機器之間友好的互連成為一個新興的領(lǐng)域,發(fā)展迅速。柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器的優(yōu)勢包括靈活性,質(zhì)量輕,多重功能和低成本,在可穿戴電子、人體運動監(jiān)測、個人健康、人工智能等領(lǐng)域備受關(guān)注。本文從柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器出發(fā),開展了如下工作:(1)采用異氟爾酮二異氰酸酯和聚乙二醇400為原料,制備了聚氨酯乳液。將苯胺單體加入到聚氨酯乳液中制備了聚苯胺/聚氨酯復(fù)合材料。采用SEM、FT-IR等檢測方法對聚苯胺/聚氨酯的形貌結(jié)構(gòu)進行表征。通過改進的Hummers方法合成氧化石墨烯(GO)溶液,采用Raman對氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進行表征。(2)以聚苯胺(PANI)/聚氨酯(PU)復(fù)合材料為柔性基質(zhì)材料,及微米銀片(AgMFs)為導(dǎo)電填料,通過簡單的混合固化工藝制備了AgMFs/PANI/PU柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器。AgMFs/PANI/PU柔性應(yīng)變傳感器具有靈敏度高(GF=173.66),響應(yīng)時間短(10 ms),循環(huán)穩(wěn)定可靠(4000次)的優(yōu)勢。傳感器性能顯示了其健康監(jiān)測潛力,如關(guān)節(jié)運動,眨眼,聲帶,呼吸和脈搏跳動。(3)通過一種復(fù)刻的方式,將原模板的規(guī)則結(jié)構(gòu)很好的印在聚氨酯薄膜上,得到表面凹凸不平的PU薄膜。通過滴涂和熱還原的方式得到還原氧化石墨烯(rGO)/聚氨酯(PU)薄膜。通過SEM,AFM,Raman等檢測方法對rGO/PU薄膜的尺寸和結(jié)構(gòu)進行表征。以導(dǎo)電銅箔膠帶為導(dǎo)線,聚酰亞胺膠帶為封裝材料,得到rGO/PU應(yīng)力應(yīng)變傳感器。測試了rGO/PU應(yīng)力應(yīng)變傳感器彎曲的循環(huán)穩(wěn)定性(500次),并且將傳感器用在手指不同彎曲角度的監(jiān)測和脈搏跳動的監(jiān)測上。(4)將LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)字萬用表以及自制夾具相結(jié)合,設(shè)計了循環(huán)拉伸機。通過LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在循環(huán)拉伸機中的應(yīng)用測試了柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器的彎曲,扭曲,拉伸等循環(huán)檢測,最高得到柔性應(yīng)力應(yīng)變傳感器循環(huán)4000次的電阻變化情況。
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;TQ323.8
【圖文】：
電阻率測試儀 RST-8 廣州四探針電子科技有電子萬用表 34461A 安捷倫科技有限測厚規(guī) 上海川陸量具有限風干燥箱 DHG-9055A 上海一恒科學儀器有試劑的純化純化50 ml 的三頸圓底燒瓶中加入 100 ml 苯胺，并加入少量鋅粉，在 8，并收集餾分，即得到純凈的苯胺。脫水量 PEG 于三頸瓶中，在 120 ℃下真空脫水 1 h 左右，直至液態(tài)的 P為止。I/PU 的制備及表征制備
分之 0.1 的磷酸，加入 250ml 裝有機械攪拌器的三頸圓底燒瓶，置于油浴鍋中。升溫 90 ℃，逐滴加入 5.37 ml 異弗爾酮二異氰酸酯（IPDI）反應(yīng) 2 h 后逐步降溫至 85 ℃，入 1 滴二月桂酸二丁基錫（DBTDL）并在該溫度反應(yīng) 0.5h。然后降溫至 35℃。加入.3g 的位阻胺（JH-280）擴鏈，視情況滴加入適量的丙酮以降低體系黏度，均勻分散 3in 后，降至室溫，加入 102 ml 去離子水劇烈乳化 30 min，即得到水性聚氨酯乳液。取 10g 上述制得的水性聚氨酯乳液，加入苯胺到不斷攪拌，經(jīng)過 1h 的超聲作用確這兩組分充分混合，得到混合組分 A。稱取適量的過硫酸銨（APS）溶解于 10ml 稀至一定濃度的十二烷基苯磺酸（DBSA）溶液中，即得混合組分 B。將組分 A 置于~5 ℃的冰水浴開動電磁攪拌，將組分 B 滴加至 A 組分中，而后在該溫度下使其反應(yīng) h，即得 PU/PANI 復(fù)合乳液。首先控制苯胺含量為 1.0 %，APS/An=1.0，控制苯胺的量分別為 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，并制備一系列復(fù)合乳液，得到苯胺的最用量。ANI/PU 的表征運用 SEM 對 PANI/PU 表面進行形貌觀察，可以看出 PANI/PU 復(fù)合材料表面規(guī)則分布著凸起式結(jié)構(gòu)，可以看出形成均勻的復(fù)合材料。
圖 2-3 紅外光譜圖：A 為 PU;B 為 PANI/PU 復(fù)合材料。Figure 2-3 Infrared spectrogram:Ais PU; B is PANI/PU composite material.2.2 氧化石墨烯（GO）溶液的制備及表征2.2.1 實驗試劑及儀器實驗所用原料如表 2.3 所示表 2-3 實驗試劑Table 2-3 Reagent of the experiment名稱 規(guī)格 廠家石墨粉 分析級 AlfaAesar濃硫酸 98.0 % 天津市富起化工有限公司硝酸鈉 分析純 阿拉丁試劑有限公司高錳酸鉀 分析純 天津市風船化學試劑科技有限公司
本文編號：2761120
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;TQ323.8
【圖文】：
電阻率測試儀 RST-8 廣州四探針電子科技有電子萬用表 34461A 安捷倫科技有限測厚規(guī) 上海川陸量具有限風干燥箱 DHG-9055A 上海一恒科學儀器有試劑的純化純化50 ml 的三頸圓底燒瓶中加入 100 ml 苯胺，并加入少量鋅粉，在 8，并收集餾分，即得到純凈的苯胺。脫水量 PEG 于三頸瓶中，在 120 ℃下真空脫水 1 h 左右，直至液態(tài)的 P為止。I/PU 的制備及表征制備
分之 0.1 的磷酸，加入 250ml 裝有機械攪拌器的三頸圓底燒瓶，置于油浴鍋中。升溫 90 ℃，逐滴加入 5.37 ml 異弗爾酮二異氰酸酯（IPDI）反應(yīng) 2 h 后逐步降溫至 85 ℃，入 1 滴二月桂酸二丁基錫（DBTDL）并在該溫度反應(yīng) 0.5h。然后降溫至 35℃。加入.3g 的位阻胺（JH-280）擴鏈，視情況滴加入適量的丙酮以降低體系黏度，均勻分散 3in 后，降至室溫，加入 102 ml 去離子水劇烈乳化 30 min，即得到水性聚氨酯乳液。取 10g 上述制得的水性聚氨酯乳液，加入苯胺到不斷攪拌，經(jīng)過 1h 的超聲作用確這兩組分充分混合，得到混合組分 A。稱取適量的過硫酸銨（APS）溶解于 10ml 稀至一定濃度的十二烷基苯磺酸（DBSA）溶液中，即得混合組分 B。將組分 A 置于~5 ℃的冰水浴開動電磁攪拌，將組分 B 滴加至 A 組分中，而后在該溫度下使其反應(yīng) h，即得 PU/PANI 復(fù)合乳液。首先控制苯胺含量為 1.0 %，APS/An=1.0，控制苯胺的量分別為 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，并制備一系列復(fù)合乳液，得到苯胺的最用量。ANI/PU 的表征運用 SEM 對 PANI/PU 表面進行形貌觀察，可以看出 PANI/PU 復(fù)合材料表面規(guī)則分布著凸起式結(jié)構(gòu)，可以看出形成均勻的復(fù)合材料。
圖 2-3 紅外光譜圖：A 為 PU;B 為 PANI/PU 復(fù)合材料。Figure 2-3 Infrared spectrogram:Ais PU; B is PANI/PU composite material.2.2 氧化石墨烯（GO）溶液的制備及表征2.2.1 實驗試劑及儀器實驗所用原料如表 2.3 所示表 2-3 實驗試劑Table 2-3 Reagent of the experiment名稱 規(guī)格 廠家石墨粉 分析級 AlfaAesar濃硫酸 98.0 % 天津市富起化工有限公司硝酸鈉 分析純 阿拉丁試劑有限公司高錳酸鉀 分析純 天津市風船化學試劑科技有限公司
【參考文獻】
相關(guān)期刊論文 前1條
1 盧佳;徐熙平;;LabVIEW環(huán)境下自動溫度檢測系統(tǒng)的研究[J];電子測量技術(shù);2011年09期
相關(guān)碩士學位論文 前1條
1 李富城;納米銀雜化碳納米管改性UV固化聚氨酯—丙烯酸酯柔性導(dǎo)電膠的研究[D];華南理工大學;2015年
本文編號：2761120
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