柔性應(yīng)變傳感器具有柔韌、可折疊、質(zhì)量輕、集成度高等優(yōu)點(diǎn),在健康監(jiān)測、可穿戴電子設(shè)備、電子皮膚等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。柔性應(yīng)變傳感器的核心部件由導(dǎo)電敏感膜和柔弾性基底組成,柔性應(yīng)變傳感器具有兩個(gè)重要的性能參數(shù),分別是寬應(yīng)變感應(yīng)范圍和高應(yīng)變靈敏度。寬應(yīng)變范圍需要柔性傳感器在大應(yīng)變下維持穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),而高靈敏度需要柔性傳感器的導(dǎo)電通路在小應(yīng)變下發(fā)生大變化,兩者互為矛盾。為解決這一矛盾,本文在聚氨酯(PU)納米纖維膜中引入碳納米管(CNT)和炭黑(CB),CNT具有一維細(xì)長管狀形態(tài),在牽伸過程中可以保留大量的接觸位點(diǎn),保證導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性;CB粒子之間以點(diǎn)對點(diǎn)的形式接觸,在較小應(yīng)變下,由CB構(gòu)成的導(dǎo)電通路可被急劇破壞。綜上所述,本論文利用預(yù)聚法合成聚氨酯(PU),在預(yù)聚過程中加入CNT,在擴(kuò)鏈過程中加入CB,結(jié)合靜電紡絲技術(shù)制備導(dǎo)電納米纖維膜。通過調(diào)控PU的微觀結(jié)構(gòu)來改善導(dǎo)電PU納米纖維膜的力學(xué)性能,CNT和CB的協(xié)同作用使PU導(dǎo)電納米纖維膜同時(shí)獲得寬應(yīng)變范圍和高靈敏度。首先,本論文以聚丙二醇2000(PPG 2000),4,4二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI-50)為原料,無水乙二胺(EDA...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 聚氨酯
        1.1.1 熱塑性聚氨酯
        1.1.2 聚氨酯的合成方法
        1.1.3 聚氨酯的微相分離結(jié)構(gòu)
        1.1.4 聚氨酯在柔性傳感領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.2 柔性力學(xué)傳感器
        1.2.1 柔性力學(xué)傳感器的分類
        1.2.2 柔性力學(xué)傳感器的性能要求
        1.2.3 柔性力學(xué)傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.3 靜電紡絲技術(shù)
    1.4 碳納米管和炭黑的性能以及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 碳納米管
        1.4.2 炭黑
    1.5 本課題的研究內(nèi)容及意義
        1.5.1 課題的研究目的和意義
        1.5.2 課題研究主要內(nèi)容
第二章 硬段含量對PU納米纖維微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.2 不同硬段含量聚氨酯納米纖維膜的制備
        2.2.3 微觀形貌表征
        2.2.4 FT-IR測試
        2.2.5 DSC性能測試
        2.2.6 XRD性能測試
        2.2.7 力學(xué)性能測試
        2.2.8 彈性回復(fù)測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 紅外光譜分析
        2.3.2 DSC性能分析
        2.3.3 XRD性能分析
        2.3.4 力學(xué)性能分析
        2.3.5 彈性回復(fù)性能分析
        2.3.6 微觀形貌分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 軟硬鏈段添加碳納米管/炭黑對聚氨酯納米纖維性能的影響
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.2 CNT/PU導(dǎo)電納米纖維膜的制備
        3.2.3 CB/PU導(dǎo)電納米纖維膜的制備
        3.2.4 微觀形貌表征
        3.2.5 FTIR分析
        3.2.6 DSC性能分析
        3.2.7 XRD性能分析
        3.2.8 TG性能分析
        3.2.9 力學(xué)性能分析
        3.2.10 電性能分析
        3.2.11 傳感性能分析
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 微觀形貌分析
        3.3.2 FTIR分析
        3.3.3 DSC分析
        3.3.4 XRD分析
        3.3.5 TG分析
        3.3.6 力學(xué)性能分析
        3.3.7 電性能分析
        3.3.8 傳感性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 CNT/CB/PU導(dǎo)電納米纖維膜的制備及傳感性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)儀器
        4.2.2 CNT/CB/PU納米纖維膜的制備
        4.2.3 電性能測試
        4.2.4 力學(xué)性能測試
        4.2.5 傳感性能測試
        4.2.6 人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 電性能分析
        4.3.2 力學(xué)性能測試
        4.3.3 傳感性能測試
        4.3.4 人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測
    4.4 本章小結(jié)
第五章 主要結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄:作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號：3795223