柔性導(dǎo)電纖維在柔性導(dǎo)線、柔性傳感器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,是智能可穿戴設(shè)備中重要組成部分,而多組分柔性導(dǎo)電纖維是一種異形纖維,相較于普通圓柱形纖維擁有更加優(yōu)越的柔性傳感性能�，F(xiàn)有的柔性導(dǎo)電纖維多存在加工工藝復(fù)雜、效率低,纖維結(jié)構(gòu)簡單、成本高、一致性差等缺點(diǎn)。微流控技術(shù)在紡絲方面具有操作簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn),可以合成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多組分纖維,離子導(dǎo)電水凝膠具備良好的生物相容性、柔性和一致性,因此,為解決以上問題,本文對(duì)離子導(dǎo)電水凝膠進(jìn)行了研究與改良,結(jié)合微流控技術(shù)提出了一種新的多組分柔性導(dǎo)電纖維制備方法,并通過仿真對(duì)其柔性傳感關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了研究。首先,揭示了多組分多腔室形纖維生成的機(jī)理:闡明了共軸結(jié)構(gòu)微通道內(nèi)與兩相流體流動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的基本理論,提出了多組分纖維生成所需的兩級(jí)共軸結(jié)構(gòu)微通道,結(jié)合仿真分析了流體流動(dòng)屬性對(duì)纖維生成穩(wěn)定性及纖維結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響,為后續(xù)柔性導(dǎo)電材料改良及多組分纖維制備提供了理論基礎(chǔ)。其次,研制了高性能離子導(dǎo)電水凝膠:研究并分析了各類水凝膠的交聯(lián)機(jī)理,對(duì)現(xiàn)有互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)水凝膠進(jìn)行改良,設(shè)計(jì)了新的高性能三交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)水凝膠,并以其為柔性基底,離子液體為導(dǎo)電填料,研制了高性能離子導(dǎo)電水凝... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

定長纖維切割[22]

礱嬪鮮保?哂釁陶箍?吹那魘疲??種趨勢被稱為壁面潤濕性，對(duì)于微流控紡絲技術(shù)，微流道壁面的潤濕特性對(duì)纖維的穩(wěn)定生成具有重要的影響，較好的潤濕性可以提高流體流動(dòng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高纖維生成的穩(wěn)定性。不同固體表面對(duì)不同液體表現(xiàn)出不同的潤濕特性，液體位于固體表面時(shí)，在三相的交點(diǎn)處，作一條氣/液界面的切線與固/液交界線相交，在液體一側(cè)的夾角被稱為接觸角，用θ來表示，可以表征壁面潤濕性。θ最大為π，此時(shí)在固體表面上，液體完全沒有鋪展開的趨勢；θ最小為0，此時(shí)液體可以完全在固體的表面鋪展開。其中，如圖2-1a)所示，當(dāng)液體為水相，θ>π/2的時(shí)候，稱固體表面具有疏水性，反之，當(dāng)θ<π/2時(shí)，稱其具有親水性，如圖2-1b)所示，根據(jù)楊氏方程，可以對(duì)接觸角θ進(jìn)行估算：sgsllg=（2-3）式中sg——固/氣兩相界面的表面張力（N/m）；sl——固/液兩相界面的表面張力（N/m）；lg——液/氣兩相界面的表面張力（N/m）。圖2-1壁面潤濕性a)壁面疏水b)壁面親水2.3多組分纖維的生成機(jī)理分析多組分多腔室形纖維是一種在圓柱形纖維中包裹參數(shù)可控的腔體的異形纖維，通過在腔體中填充特定的材料可以賦予纖維各種功能性，首先將多組分多腔室形纖維的生成機(jī)理研究分為圓柱形纖維生成機(jī)理研究和多腔室生成機(jī)理研究兩部分。在微流控紡絲技術(shù)中，圓柱形纖維的加工是最基礎(chǔ)的，通常采用兩相流的微流控芯片進(jìn)行制備，根據(jù)微流控芯片微通道的結(jié)構(gòu)形式，將其分為T型、流動(dòng)聚焦型、共軸型三種形式[42]，如圖2-2所示，其中，T型微流控芯片結(jié)構(gòu)較簡單，加工難度較低，但微流體在微通道內(nèi)流動(dòng)不穩(wěn)定，已逐步被淘汰；流動(dòng)聚焦型微流控芯片中微流體在微通道內(nèi)流動(dòng)穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度較大；而共軸型微流控芯片結(jié)構(gòu)最為?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-31-步，流程圖如圖3-4所示。第一步，將丙烯酰胺、海藻酸鈉、聚乙烯醇、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和去離子水按一定比例加入燒杯中，使用磁力攪拌器在常溫下攪拌6個(gè)小時(shí)，保證各原料溶解均勻。第二步，將光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮按一定比例加入第一步攪拌均勻的溶液中，使用磁力攪拌器在常溫下攪拌1個(gè)小時(shí)，保證溶液混合均勻，其中，為防止在攪拌過程中發(fā)生聚合反應(yīng)，需要使用錫箔紙完全包裹住燒杯，阻隔紫外光的照射。第三步，將攪拌好的溶液作為前驅(qū)液倒入注射器中，以1wt%的CaCl2溶液為混凝液，使用濕法紡絲工藝加工直徑為3mm的離子導(dǎo)電水凝膠纖維，同時(shí)，在噴射口出安放UV光源，使水凝膠同時(shí)進(jìn)行離子交聯(lián)及共價(jià)交聯(lián)。第四步，將加工好的水凝膠纖維泡入5wt%的CaCl2溶液中，同時(shí)繼續(xù)照射紫外光，持續(xù)10分鐘，保證交聯(lián)完全。第五步，將水凝膠纖維泡在硅油中，防止水凝膠暴露在空氣中失水，放入-12℃的環(huán)境中冷凍12小時(shí)，再放入室溫中解凍12小時(shí)，循環(huán)三次冷凍-解凍過程。圖3-4離子導(dǎo)電水凝膠制備流程圖在制備過程中，前驅(qū)液在紫外光和混凝液的作用下，完成了聚丙烯酰胺交

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微流控液流模板法可控制備功能微纖維材料研究進(jìn)展[J]. 張茂潔,汪偉,巨曉潔,謝銳,劉壯,褚良銀.  應(yīng)用化學(xué). 2017(11)
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博士論文
[1]仿生智能柔性材料設(shè)計(jì)與制備及其自驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究[D]. 趙騫.吉林大學(xué) 2019
[2]基于聚電解質(zhì)復(fù)合物的高強(qiáng)度自修復(fù)水凝膠[D]. 袁濤.吉林大學(xué) 2019
[3]多功能三網(wǎng)絡(luò)水凝膠的構(gòu)建及在農(nóng)田傳感器中的應(yīng)用研究[D]. 王義西.石河子大學(xué) 2019
[4]雙乳液滴內(nèi)核可控包裹與融合機(jī)制及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 侯立凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]超分子交聯(lián)型聚丙烯酸/丙烯酰胺水凝膠的合成及性能[D]. 張慧芹.青島科技大學(xué) 2019
[2]用于干眼癥治療的殼聚糖基可注射溫敏互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠制備與表征[D]. 魏榮.西北大學(xué) 2019
[3]基于雙乳液滴的導(dǎo)向性微膠囊制備及內(nèi)核可控釋放研究[D]. 趙艷鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]海藻酸鈣水凝膠空心纖維的可控制備及其應(yīng)用[D]. 鄭焯元.華東理工大學(xué) 2018
[5]微流控中液滴的形成與操縱機(jī)理及其實(shí)驗(yàn)研究[D]. 于帥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]腸道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與通過性研究[D]. 肖滔.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



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