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《石河子大学》 2019年
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聚氨酯基柔性应力应变传感器的制备及研究

闫绍村  
【摘要】:随着智能终端的普及,柔性电子产品呈现出巨大的市场前景。柔性应力应变传感器是一种新型的电子设备,灵活可变形的传感器可以使机器之间友好的互连成为一个新兴的领域,发展迅速。柔性应力应变传感器的优势包括灵活性,质量轻,多重功能和低成本,在可穿戴电子、人体运动监测、个人健康、人工智能等领域备受关注。本文从柔性应力应变传感器出发,开展了如下工作:(1)采用异氟尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇400为原料,制备了聚氨酯乳液。将苯胺单体加入到聚氨酯乳液中制备了聚苯胺/聚氨酯复合材料。采用SEM、FT-IR等检测方法对聚苯胺/聚氨酯的形貌结构进行表征。通过改进的Hummers方法合成氧化石墨烯(GO)溶液,采用Raman对氧化石墨烯的结构进行表征。(2)以聚苯胺(PANI)/聚氨酯(PU)复合材料为柔性基质材料,及微米银片(AgMFs)为导电填料,通过简单的混合固化工艺制备了AgMFs/PANI/PU柔性应力应变传感器。AgMFs/PANI/PU柔性应变传感器具有灵敏度高(GF=173.66),响应时间短(10 ms),循环稳定可靠(4000次)的优势。传感器性能显示了其健康监测潜力,如关节运动,眨眼,声带,呼吸和脉搏跳动。(3)通过一种复刻的方式,将原模板的规则结构很好的印在聚氨酯薄膜上,得到表面凹凸不平的PU薄膜。通过滴涂和热还原的方式得到还原氧化石墨烯(rGO)/聚氨酯(PU)薄膜。通过SEM,AFM,Raman等检测方法对rGO/PU薄膜的尺寸和结构进行表征。以导电铜箔胶带为导线,聚酰亚胺胶带为封装材料,得到rGO/PU应力应变传感器。测试了rGO/PU应力应变传感器弯曲的循环稳定性(500次),并且将传感器用在手指不同弯曲角度的监测和脉搏跳动的监测上。(4)将LabVIEW数据采集系统与数字万用表以及自制夹具相结合,设计了循环拉伸机。通过LabVIEW数据采集系统在循环拉伸机中的应用测试了柔性应力应变传感器的弯曲,扭曲,拉伸等循环检测,最高得到柔性应力应变传感器循环4000次的电阻变化情况。
【学位授予单位】:石河子大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP212;TQ323.8

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