银纳米颗粒-聚合物柔性应变传感薄膜制备与压阻传感特性研究
发布时间：2021-09-11 13:18
可在拉伸、扭转、弯曲等多种大变形条件下正常工作的柔性电子器件在数字信息、可再生能源、健康医疗、生物传感等领域都具有良好的应用前景。柔性应变传感器突破了传统应变传感器材料硬脆、测量范围窄、只能在刚硬、平直的表面上使用的局限,在结构监测,人体运动检测,生物医学,人机界面以及电子皮肤等高新科技领域受到了广泛的关注,具有很高的开发潜力。在柔性导电材料的研究中,研究者将导电纳米填料分布到聚合物弹性体中,形成了具有高导电性、低弹性模量和低质量密度的纳米复合材料。尤其该类材料显著的压阻效应（即导电性对应变的敏感性）,使之成为高灵敏度柔性应变传感材料的极佳选择。目前对该类纳米复合材料已进行了大量的实验及理论研究,为最终实现其工程应用提供了理论指导和丰富的性能数据。研究结果显示双层结构应变传感薄膜（即纳米导电材料层+聚合物弹性基底）,具有很高的压阻敏感性与变形能力,并且制备工艺操作简便,易于控制、成本较低。基于上述优点,双层结构的应变传感薄膜已成为近年来柔性传感薄膜研究的热点。然而,迄今为止聚合物基底表面二维导电层的电阻与表面纳米颗粒密度的数量关系,即二维导电渗流行为尚缺乏定量的描述;导电渗流对双层结构...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柔性压阻传感器的应用举例Fig1.1Applicationexamplesofflexiblepiezoresistivesensors[6]
?樯堋?能够作为柔性基底使用的聚合物首先需要拥有良好的变形能力，可以承受大范围的变形，在数千次疲劳循环中依旧保持良好的稳定性。目前常作为基底使用的材料例如PDMS（聚二甲基硅氧烷）、Ecoflex[13]、TPU（热塑性弹性体）[19]、SBR（丁苯橡胶）[20]、PPS（聚苯硫醚）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PET（聚酯）、PI（聚酰亚胺）[21]等。由于PDMS弹性模量低、耐腐蚀性强、兼容性良好、即使在高热环境下也能保持稳定性[22]，因此是近年来作为柔性基底最常使用的聚合物材料[23]，其分子结构式如图1.2所示。图1.2PDMS的分子结构式Fig1.2MolecularstructureofPDMS
4]、分散度[25]、制备工艺、碳纳米管与聚合物的相互作用以及网络结构[26]等因素影响。研究发现，在小应变情况下，基于碳纳米管的应变传感材料的灵敏度相对较低(<5)，压阻效应表现出线性；在大应变情况下，压阻效应通常表现非线性，并且通常在循环加-卸载过程中表现出滞后效应[27]。基于石墨烯的应变传感材料在小应变情况下表现出超高的灵敏度，其压阻效应主要来源于触点的断裂、间距的变化以及拉伸后的区域交叠。采用不同的制备方法对结构进行设计有助于增大应变材料的测试范围，目前已成功制备出拥有石墨烯网格[28](图1.3a)、皱折[29](图1.3b)、弯曲[30](图1.3c)等结构的复合材料。图1.3（a）石墨烯平行网格；（b）褶皱石墨烯纳米颗粒；（c）弯曲石墨烯结构Fig1.3(a)Grapheneparallelgrids;(b)Foldedgraphenenanoparticles;(c)Curvedgraphenestructure金属纳米材料具有较大的比表面积，表面效应、量子尺寸效应都使得其区别与块体金属材料，在传感、催化、抗菌等各领域开拓了新的应用前景。金属纳米颗粒可以通过打印
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性电子材料与器件的应用[J]. 于翠屏,刘元安,李杨柳,郭霞. 物联网学报. 2019(03)
[2]光化学还原法制备纳米银溶胶[J]. 张伟,谈发堂,乔学亮,陈建国. 材料导报. 2012(12)
[3]高分子超/微滤膜的亲水化改性:从PEG化到离子化[J]. 赵翌帆,朱利平,徐又一,朱宝库. 功能材料. 2011(02)
[4]含曲线型膜基界面的高分子基金属薄膜延展性能[J]. 许巍,杨金水,王飞,卢天健. 固体力学学报. 2011(01)
[5]超声化学法制备树枝状纳米银的研究[J]. 邵丽,王西奎,国伟林,王金刚. 无机化学学报. 2007(10)
[6]乙醇热还原法制备形状可控Ag纳米颗粒[J]. 牛曼,蒋阳. 粉末冶金材料科学与工程. 2007(03)
硕士论文
[1]柔性电子中PDMS的力学性能及粘接研究[D]. 俞天.扬州大学 2017
本文编号：3393070
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柔性压阻传感器的应用举例Fig1.1Applicationexamplesofflexiblepiezoresistivesensors[6]
?樯堋?能够作为柔性基底使用的聚合物首先需要拥有良好的变形能力，可以承受大范围的变形，在数千次疲劳循环中依旧保持良好的稳定性。目前常作为基底使用的材料例如PDMS（聚二甲基硅氧烷）、Ecoflex[13]、TPU（热塑性弹性体）[19]、SBR（丁苯橡胶）[20]、PPS（聚苯硫醚）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PET（聚酯）、PI（聚酰亚胺）[21]等。由于PDMS弹性模量低、耐腐蚀性强、兼容性良好、即使在高热环境下也能保持稳定性[22]，因此是近年来作为柔性基底最常使用的聚合物材料[23]，其分子结构式如图1.2所示。图1.2PDMS的分子结构式Fig1.2MolecularstructureofPDMS
4]、分散度[25]、制备工艺、碳纳米管与聚合物的相互作用以及网络结构[26]等因素影响。研究发现，在小应变情况下，基于碳纳米管的应变传感材料的灵敏度相对较低(<5)，压阻效应表现出线性；在大应变情况下，压阻效应通常表现非线性，并且通常在循环加-卸载过程中表现出滞后效应[27]。基于石墨烯的应变传感材料在小应变情况下表现出超高的灵敏度，其压阻效应主要来源于触点的断裂、间距的变化以及拉伸后的区域交叠。采用不同的制备方法对结构进行设计有助于增大应变材料的测试范围，目前已成功制备出拥有石墨烯网格[28](图1.3a)、皱折[29](图1.3b)、弯曲[30](图1.3c)等结构的复合材料。图1.3（a）石墨烯平行网格；（b）褶皱石墨烯纳米颗粒；（c）弯曲石墨烯结构Fig1.3(a)Grapheneparallelgrids;(b)Foldedgraphenenanoparticles;(c)Curvedgraphenestructure金属纳米材料具有较大的比表面积，表面效应、量子尺寸效应都使得其区别与块体金属材料，在传感、催化、抗菌等各领域开拓了新的应用前景。金属纳米颗粒可以通过打印
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性电子材料与器件的应用[J]. 于翠屏,刘元安,李杨柳,郭霞. 物联网学报. 2019(03)
[2]光化学还原法制备纳米银溶胶[J]. 张伟,谈发堂,乔学亮,陈建国. 材料导报. 2012(12)
[3]高分子超/微滤膜的亲水化改性:从PEG化到离子化[J]. 赵翌帆,朱利平,徐又一,朱宝库. 功能材料. 2011(02)
[4]含曲线型膜基界面的高分子基金属薄膜延展性能[J]. 许巍,杨金水,王飞,卢天健. 固体力学学报. 2011(01)
[5]超声化学法制备树枝状纳米银的研究[J]. 邵丽,王西奎,国伟林,王金刚. 无机化学学报. 2007(10)
[6]乙醇热还原法制备形状可控Ag纳米颗粒[J]. 牛曼,蒋阳. 粉末冶金材料科学与工程. 2007(03)
硕士论文
[1]柔性电子中PDMS的力学性能及粘接研究[D]. 俞天.扬州大学 2017
本文编号：3393070
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3393070.html
