【摘要】：隨著智能產(chǎn)品的迅猛發(fā)展,柔性拉伸傳感器由于其在可穿戴設(shè)備和智能機(jī)器人等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。為了改善傳統(tǒng)傳感器敏感單元與外接剛性電極對(duì)敏感單元的損壞等問題,將柔性可拉伸電極與敏感單元集成一體化制備拉伸傳感器。本文對(duì)集成一體化拉伸傳感器及其電極的導(dǎo)電特性和拉伸特性進(jìn)行分析及實(shí)驗(yàn)研究。將單壁碳納米/炭黑作為導(dǎo)電填料硅橡膠作為基體制備敏感單元導(dǎo)電納米復(fù)合材料,將銀粉/炭黑作為導(dǎo)電填料硅橡膠作為基體并加入化學(xué)試劑聚苯乙烯磺酸鈉制備電極導(dǎo)電納米復(fù)合材料,通過層層交叉涂敷的方式將電極和敏感單元涂敷于彈性棉線上制備一體化拉伸傳感器。制備得到的電極具有可拉伸性(應(yīng)變?yōu)?0%),高導(dǎo)電性(初始電阻為1Ω),且經(jīng)過拉伸后電阻基本保持不變。獲得的可拉伸電極與敏感單元集成一體化拉伸傳感器具有優(yōu)良的線性、重復(fù)性、耐疲勞度、低的溫度影響,并對(duì)一體化傳感器的彎曲特性進(jìn)行了測(cè)試研究。研究集成一體化拉伸傳感器在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用,結(jié)果表明該傳感器與現(xiàn)有的織物服飾具有較好的兼容性可用于人體監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng),識(shí)別抓取物體大小等。設(shè)計(jì)并制造多維力檢測(cè)結(jié)構(gòu),結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能檢測(cè)x、y、-x、-y、-z五個(gè)方向的力。使用全橋電路檢測(cè)電路提高傳感器的檢測(cè)精度,對(duì)物體加速度和液體密度進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明傳感器能夠辨別出不同大小的加速度和不同密度的液體。該一體化拉伸傳感器制備方法簡(jiǎn)單,成本低廉,工藝周期短,并且電極跟敏感單元均可拉伸,展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212
【圖文】：

第一章 緒論能夠控制傳感器的粗細(xì)、電導(dǎo)率、靈敏度等。該傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)手指動(dòng)以及說話的實(shí)時(shí)監(jiān)控[44]。麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系的 Seongwoo Ryu 紡工藝將碳納米管織成長(zhǎng)的碳納米纖維并用其制作了超拉伸、高靈敏度間快、高重復(fù)性的應(yīng)變傳感器并將其集成在手套上制成數(shù)據(jù)手套用于手此外他們還通過將制得的碳納米纖維放置 在兩個(gè)不同的方向制作用于同方向形變的應(yīng)變傳感器[50]。圖 1.1 為國(guó)外柔性拉伸傳感器研究現(xiàn)狀。

圖 1.2 國(guó)外柔性拉伸電極研究現(xiàn)狀Fig1.2 Research status of flexible electrode in abord研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)于可穿戴設(shè)備的研究也取得了很大的發(fā)展。蘇州納所的狄江濤等制備了一種碳納米管/絕緣硅橡膠/碳納米管層

4圖 1.3 國(guó)內(nèi)柔性應(yīng)變傳感器研究現(xiàn)狀Fig1.3 Research status of strain sensor in China的纖維應(yīng)變傳感器，該傳感器具有高拉伸性，高重復(fù)性，高靈敏度該應(yīng)變傳感器不僅僅只能監(jiān)測(cè)拉伸形變，還能夠監(jiān)測(cè)扭曲。此外該形狀細(xì)長(zhǎng)能夠很輕松的織在手套、衣服等常用穿戴物品上，在人體擁有巨大的潛力[57]。肥工業(yè)大學(xué)黃英教教授課題組通過以單壁碳納導(dǎo)電填料硅橡膠為基體制備納米導(dǎo)電復(fù)合材料，并通過旋涂的工藝

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