隨著可穿戴設(shè)備的迅速發(fā)展,其中的關(guān)鍵性元件—柔性傳感器的開發(fā)和使用也得到越來越多的研究和重視。柔性傳感器開發(fā)的關(guān)鍵是要滿足人體服用和運(yùn)動的需要。由紡織工藝制備的一維柔性應(yīng)變式傳感器憑借其天然的優(yōu)勢,可以滿足親膚和各種二次加工的需求,已經(jīng)成為開發(fā)柔性傳感器的重要平臺之一。目前,典型一維柔性應(yīng)變傳感器有紗線類、繩類。其中,紗線類傳感器的制備已被廣泛研究,通常采用包纏法制備皮芯結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電紗線,或直接對不導(dǎo)電紗線進(jìn)行導(dǎo)電處理。這類紗線傳感器的制備流程比較簡單,但是這類傳感器的應(yīng)變傳感性能,諸如重復(fù)性和穩(wěn)定性很大程度上取決于紗線制備工藝及敏感材料制備方法。相對而言,繩類應(yīng)變傳感器近年來受到關(guān)注,已初步證實(shí)了編織繩用作應(yīng)變傳感器的可能性:采用編織工藝一體交叉成型,穩(wěn)定性高,并且其形成的交叉電路有利于拉伸過程中接觸電阻的改變形成不同的導(dǎo)電通路。但目前很少關(guān)注編織繩的加工工藝與傳感性能之間的關(guān)系。針對目前繩狀一維柔性應(yīng)變傳感器的研究現(xiàn)狀,本課題制備了一種基于編織繩結(jié)構(gòu)的一維柔性應(yīng)變傳感器,將滌綸復(fù)絲采用編織工藝包在高彈性氨綸芯紗表面,形成皮芯結(jié)構(gòu)編織繩,然后采用聚吡咯原位聚合的方式進(jìn)行導(dǎo)電處理,得到編... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

PU/PEDOT：PSS纖維直接編織成紗線

東華大學(xué)碩士論文第二章一維線性柔性應(yīng)變傳感器的研究進(jìn)展6圖2-1PU/PEDOT：PSS纖維直接編織成紗線Lee[16]等人采用濕法紡絲法，制造了由銀納米線（AgNWs）和銀納米顆粒（AgNPs）嵌入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）彈性體基質(zhì)中組成的高拉伸導(dǎo)電纖維。由于高含量的導(dǎo)電填料和高拉伸性SBS的彈性體基質(zhì)，該導(dǎo)電拉伸纖維具有優(yōu)異的初始電導(dǎo)率和斷裂伸長率（900％應(yīng)變）。在拉伸過程中，嵌入的AgNW充當(dāng)AgNP之間的導(dǎo)電橋，從而在高應(yīng)變下依舊保持了導(dǎo)電性。嵌入AgNW的導(dǎo)電纖維在廣泛的拉伸應(yīng)變范圍內(nèi)表現(xiàn)出應(yīng)變感應(yīng)行為。可以將AgNW增強(qiáng)的高度可拉伸的導(dǎo)電纖維嵌入到智能手套中，以檢測手語，從而可以成功感知人的動作。圖2-2濕法紡絲制備導(dǎo)電纖維2016年，Zhong[17]等人將導(dǎo)電納米纖維墨水注入硅模具直接成型來制備電子紡織品。交織的彈性POE納米纖維和PPy@PVA-coPE納米纖維組成的導(dǎo)電紡織品具有可調(diào)節(jié)的有效彈性模量，該彈性模量能夠捕獲變化的應(yīng)變和應(yīng)力，從而對壓力感測具有較高的靈敏度。Wang[18]等人將絲纖維通過簡單的碳化過程制造了具有高靈敏度和高拉伸性的可穿戴式應(yīng)變傳感器。將碳化的絲纖維編織成碳化機(jī)織物應(yīng)用于柔性電子設(shè)備。該傳感器具有快速響應(yīng)和高耐用性，并且可以檢測人體的微妙運(yùn)動。2017年，Zhang[19]等人通過將棉纖維碳化來制備高靈敏度可穿戴應(yīng)變傳感器。由于棉纖維來源豐富，經(jīng)濟(jì)高效。這種制備工藝具有低成本，裝置制造簡單和通

東華大學(xué)碩士論文第二章一維線性柔性應(yīng)變傳感器的研究進(jìn)展7用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。并且具有較大的可工作應(yīng)變范圍，出色的靈敏度，可以檢測到低至0.02％的細(xì)微應(yīng)變。Cooper[20]等人將液態(tài)金屬注入中空且極易拉伸的彈性纖維的芯中，然后將所得的纖維纏繞成螺旋狀來制備一維柔性應(yīng)變傳感器，扭曲或拉長兩個(gè)纖維的纏結(jié)束會增加纖維之間的接觸面積，從而產(chǎn)生傳感效應(yīng)。圖2-3金屬灌模制備導(dǎo)電紗線隨著石墨烯（graphene）、碳納米管（CNT）的興起，有研究將碳納米管直接紡成紗線制備應(yīng)變傳感器，得到的傳感器性能穩(wěn)定，電阻與應(yīng)變呈線性關(guān)系，可用于探測微小應(yīng)變。2016年Chen[21]等人開發(fā)了基于銀納米線/石墨烯雜化顆粒應(yīng)變傳感器，通過簡單的共沉淀，還原，真空過濾和鑄造工藝制成。由于界面不均勻，界面鍵合弱以及雜化顆粒的點(diǎn)對點(diǎn)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，預(yù)拉伸后很容易形成裂紋和重疊形態(tài)。該應(yīng)變傳感器顯示出對彎曲的良好響應(yīng)，較高的應(yīng)變分辨率和較高的工作穩(wěn)定性，并已成功用于檢測微應(yīng)變。2019年，TIAN[22]等人通過濕紡技術(shù)然后進(jìn)行熱拉伸，生產(chǎn)出可拉伸的PEDOT/PSS導(dǎo)電纖維。濕紡參數(shù)對濕紡PEDOT/PSS纖維性能的影響研究表明，熱牽伸和流速對纖維性能均產(chǎn)生重大影響。并且通過引入共聚物PBP來對纖維進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，該共聚物PBP可同時(shí)改變原始PEDOT/PSS的電氣和機(jī)械性能，并系統(tǒng)地研究了PBP分?jǐn)?shù)對PEDOT/PSS纖維的電導(dǎo)率和機(jī)械性能的影響。拉曼光譜和XRD光譜的結(jié)構(gòu)分析表明，添加PBP會在PEDOT鏈中產(chǎn)生構(gòu)象變化，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]面向人體上肢運(yùn)動監(jiān)測的聚吡咯涂層機(jī)織物機(jī)電性能評價(jià)[D]. 張曉峰.東華大學(xué) 2016



本文編號：3540158