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《东华大学》 2011年
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用于柔性电子材料的智能导电织物性能研究

杨楠  
【摘要】:本课题采用聚吡咯气相沉积的方法在低温真空环境下制备导电材料,通过具有交互作用的正交试验综合地分析了氧化剂浓度、掺杂剂浓度、吡咯单体蒸发温度、聚合时间及其交互作用对导电织物电学性能的影响,得出了制备柔性导电材料的优化工艺参数组合;根据优化的工艺参数组合制备柔性拉力传感器和柔性可变电阻器;选用弹力纬平针织物做基布制备柔性拉力传感器,主要研究了聚吡咯导电织物在不同放置时间及不同温湿度下导电稳定性及灵敏性特征;选用密度变化、组织结构变化的织物做基布制备柔性可变电阻器,通过测试相同条件下电阻值的变化研究织物内在结构变化对电阻值的影响。 采用相同基布通过低温气相沉积的方法制备聚吡咯导电织物,实验结果表明不同工艺条件制备的导电织物其电学性能存在较大差异。通过具有交互作用的正交分析试验得出优化的工艺参数组合为:在聚合温度为-21℃条件下,0.3mol/L氧化剂浓度、0.033mol/L掺杂剂浓度、65℃吡咯单体蒸发温度、3h的聚合时间。通过极差分析得出影响织物电学性能的工艺参数主次顺序是氧化剂浓度、吡咯单体蒸发温度和聚合时间的交互作用、聚合时间、吡咯单体蒸发温度、掺杂剂浓度。氧化剂浓度对织物的导电性能影响最为显著,吡咯单体蒸发温度和聚合时间的交互作用对织物的导电性能较为显著,所以试验工艺设计中要考虑吡咯单体蒸发温度和聚合时间的交互作用。 用弹力纬平针织物做基布制备的聚吡咯导电织物可用于柔性拉力传感器。织物的导电稳定持久性用静态表面比电阻表征,由测试结。果得出静态表面比电阻在合成一周后基本稳定一个月;当温度上升时导电织物的静态表面比电阻略有下降(0.7%-2.5%);当相对湿度变化时,导电织物的静态表面比电阻变化很小,波动在3%以内,所以在一定变化范围内,不同环境条件下织物的导电性能较稳定,没有显著的差异。采用自制的可调低速拉伸装置、数据采集卡和计算机软件平台(Labview 8.6)等搭建数据采集系统测试柔性拉伸传感器信号响应性能和导电灵敏性。由测试结果得出织物拉伸响应灵敏度在合成后的38天内保持稳定,和织物的静态表面比电阻变化情况相似。 通过选用密度变化和结构变化的织物做基布,用优化的试验工艺参数组合制备可用于柔性可变电阻器的聚吡咯导电织物,然后用静态表面比电阻表征织物的电学性能。综合分析织物内在结构分布对电阻变化的影响,得出以透孔组织分布比例不同的织物、穿洞的平纹组织织物和密度变化的纬平针织物为基布制得的聚吡咯导电织物,其电阻随织物结构变化呈梯度变化,适合做柔性可变电阻器的基布。织物内在结构中紧度大小和交织点多少对导电织物电学性能影响较大。 本课题研究所完善的实验方法、所得到实验数据以及所得到的实验结论,为柔性电子材料的研发提供重要的理论和实践基础。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TS106

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【引证文献】
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10 田向东;智能型聚吡咯药物芯片的制备与性能研究[D];厦门大学;2008年
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