【摘 要】
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随着科技的快速发展,柔性传感器已经广泛应用于医疗监控、机器人、人机交互等领域。为了检测不规则物体与微小外界刺激之间的相互作用,需要制备性能突出的柔性应变传感器。总的来说,可穿戴式柔性应变传感器的主要特点是其灵敏性和能快速感应到人体运动的变化,具有优异的可拉伸性和快速响应性。从而使其能够适应任何形状,并且能够精准传输电信号。然而在传感器的实际应用过程中,会不可避免地遭受损伤导致表面出现裂纹,从而破坏
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随着科技的快速发展,柔性传感器已经广泛应用于医疗监控、机器人、人机交互等领域。为了检测不规则物体与微小外界刺激之间的相互作用,需要制备性能突出的柔性应变传感器。总的来说,可穿戴式柔性应变传感器的主要特点是其灵敏性和能快速感应到人体运动的变化,具有优异的可拉伸性和快速响应性。从而使其能够适应任何形状,并且能够精准传输电信号。然而在传感器的实际应用过程中,会不可避免地遭受损伤导致表面出现裂纹,从而破坏导电网络。为了更进一步提高传感器的灵敏度,与平面结构相比,设计三维结构的传感器具有更高的灵敏度。因此,研发可穿戴“三明治”夹层应变型传感器对保持其稳定性和功能性具有重要意义。基于上述问题,本课题设计并制备了一种“三明治”夹层应变传感器,引入3D打印技术,设计制造不同形状结构的中间导电传感层,采用高导电性的水性石墨烯基导电油墨(CNT+G)作为主要的导电夹层,通过预先构建“两层结构”并且在导电通路中嵌入铜电极材料实现互连结构,既而制备表面介电层硅橡胶材料,从而钝化了导电传感层,具备了保护应变传感器的能力。此外,对于导电硅橡胶复合材料来说,填料的导电性及其在硅橡胶基体中的分散情况是制约其综合导电性能的重要因素。本课题选用具有优异导电性的多壁碳纳米管(MWCNT)作为导电填料,采用良溶剂法制备复合材料的构建方法,该方法借助材料及填料在溶剂中的良好分散有效保留了其高导电性。MWCNT在填充质量分数为4wt%时,复合材料的电导率和体积电阻值跃迁至10-2s/m和200Ω。基于碳纳米管包裹的柔性电子皮肤材料表现出灵敏的动态电响应,在循环加载-压缩中具有良好的可恢复性和重复性。对可穿戴式应变传感器价值进行分析表明,其中附着有平面网格状导电通路的传感器电流信号值跃迁在7.11×10-3A,表现出有规律的运动波形。
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