柔性傳感器在未來的生活和工作中具有越來越重要的地位,這就意味著對柔性傳感器在靈敏度和力學性能上將提出越來越高的要求。本論文提出利用嵌入式可變形碳泡沫電極誘導聚合物水凝膠中雙電層（EDL）電容變化,來實現(xiàn)對多種力學激勵模式,如拉伸和垂直壓力的高靈敏度探測。不同于傳統(tǒng)的載荷改變電容器電極間距離（最小至微米級）形成電容響應的介電電容傳感器,雙電層電容器兩極間距離極�。{米級）且很難改變,它是通過載荷改變電極面積從而改變電量而形成電容響應,因此電容值更大,更容易測量,對力學激勵的響應更靈敏。利用電容式感應機理,本論文設計制備了碳泡沫/聚合物水凝膠柔性復合材料。其中離子在碳泡沫骨架和水凝膠的接觸界面處形成雙電層電容（EDL）,外界的力學激勵會改變碳泡沫骨架與水凝膠的接觸面積,進而引起雙電層電容值的變化。我們首先研究了碳泡沫和碳泡沫/水凝膠復合材料的制備方法,得到了最優(yōu)工藝條件參數,對其微觀結構和力學性能進行了表征和測試。然后考察了碳泡沫/水凝膠復合材料對壓力和拉伸兩種力學激勵模式的感應性能,包括靈敏度、穩(wěn)定性和耐疲勞性能等。結果顯示,該材料對垂直壓力的感應靈敏度可達到2.33,對拉伸變形的感應靈... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：58 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 傳感器介紹
    1.3 柔性傳感器介紹
        1.3.1 柔性傳感器的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 柔性傳感器的發(fā)展方向
    1.4 碳泡沫簡介
        1.4.1 碳泡沫的制備方法
        1.4.2 碳泡沫的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.3 碳泡沫的應用
    1.5 水凝膠簡介
        1.5.1 水凝膠的分類
        1.5.2 水凝膠在柔性電子器件中的應用
    1.6 本文研究工作
2 碳泡沫的制備
    2.1 引言
    2.2 實驗材料與方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗方法
        2.2.3 試樣性能表征
    2.3 原料泡沫密度對碳泡沫性能的影響
    2.4 碳化溫度對碳泡沫制備的影響
    2.5 本章小結
3 碳泡沫水凝膠復合柔性傳感材料的制備
    3.1 引言
    3.2 樣品制備
        3.2.1 實驗原材料
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 制備方法
    3.3 各因素對水凝膠成型的影響
    3.4 試樣力學性能測試
        3.4.1 水凝膠力學性能
        3.4.2 柔性傳感材料力學性能
    3.5 本章小結
4 壓力感應性能
    4.1 引言
    4.2 壓力傳感機制
    4.3 壓力感應性能實驗
        4.3.1 連續(xù)加載實驗
        4.3.2 循環(huán)加載實驗
    4.4 力學-電學同步對比實驗
    4.5 應用演示實驗
    4.6 本章小結
5 拉力感應性能
    5.1 引言
    5.2 拉伸響應靈敏度
        5.2.1 連續(xù)加載實驗
        5.2.2 循環(huán)加載實驗
    5.3 力學-電學同步對比實驗
    5.4 應用演示實驗
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]三聚氰胺甲醛樹脂泡沫塑料碳化研究[J]. 何利華,陳言勝,蔣凡順,孫常福,李金納.  工程塑料應用. 2016(10)
[4]三聚氰胺泡沫的應用研究[J]. 葉銳,張路,付豪,茍航,蘇華.  新型建筑材料. 2016(02)
[5]柔性電子器件的應用、結構、力學及展望[J]. 李學通,仝洪月,趙越,杜鳳山.  力學與實踐. 2015(03)
[6]柔性觸覺傳感器主要技術[J]. 王鈺,李斌.  傳感器與微系統(tǒng). 2012(12)
[7]Double network hydrogel with high mechanical strength:Performance,progress and future perspective[J]. CHEN YongMei1,2,DONG Kun1,LIU ZhenQi1 & XU Feng3 1 MOE Key Laboratory for Non-Equilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter,Department of Chemistry,School of Science,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China;2 Biomedical Engineering and Biomechanics Center,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China;3 College of Chemistry & Material Science,Shaanxi Normal University,Xi’an 710062,China.  Science China（Technological Sciences）. 2012(08)
[8]電磁兼容設計在水聲探測浮標系統(tǒng)中的應用[J]. 牛志華,崔華義.  海洋技術. 2011(01)
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碩士論文
[1]負載鎳碳泡沫超級電容器電極材料的制備及其性能研究[D]. 蔣高青.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]基于聚合物凝膠的柔性傳感器制備及性能研究[D]. 李小康.大連理工大學 2017
[3]中間相瀝青基高導熱炭材料的制備及性能研究[D]. 張瑩瑩.北京化工大學 2010
[4]碳泡沫的發(fā)泡法和模板法制備及其表征[D]. 田辭.同濟大學 2008



本文編號：3040681