柔性石墨烯传感带拉伸传感性能

发布时间：2021-08-15 17:14

　　将石墨烯织带作为基材覆合于弹性针织面料上,以制备柔性石墨烯传感带。在伸长率为0～25%时,通过定伸长拉伸试验测试不同初始长度的石墨烯传感带电阻与伸长率关系、灵敏度、重复性以及稳定性。结果表明:当伸长率小于10%时,柔性石墨烯传感带的电阻增长速率较快,而当伸长率超过10%后,电阻变化较小;伸长率为0～10%,其灵敏系数可达6.0以上;5次重复性拉伸测试发现,该传感带具有良好的重复性及稳定性。研究表明,该柔性石墨烯传感带在服装用人体数据采集如长度测量等方面有一定的应用性。 

【文章来源】：东华大学学报(自然科学版). 2020,46(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

拉伸伸长电阻测试装置示意图

通过数据分析发现，柔性石墨烯传感带6#～10#的电阻与伸长率对应的散点分布都较为规律，整体走势较为一致，因此仅列举试样7#和10#，如图3所示。由图3可以看出，在伸长率为0～25%时，传感带的电阻随着伸长率的增大而逐渐增大。从传感带电阻的增长速度来看，其分界点所对应的伸长率在10%附近，整体走势可被划分为两个阶段，当伸长率小于10%时，电阻增长速率较快，但当伸长率超过10%后，其电阻变化较小。本文选择8%～9%、9%～10%、10%～11%和11%～12%共4个区间，用以比较传感带6#～10#在相应区间的电阻变化量ΔR，结果如表3所示。由表3可知，当伸长率超过10%后，传感带的电阻增速明显变慢，且逐渐趋于稳定。这是由于当伸长率超过10%后，传感带的电阻变化较小且仅有微小浮动，因此选择10%作为分界点，下文仅对伸长率为0～10%时传感带的传感性能进行分析。使用Origin 9.0软件分别对传感带6#～10#在伸长率为0～10%内的电阻（R）与伸长率（ε）的相关关系进行方程拟合，其拟合结果如表4所示。由表4可知，传感带6#～10#的电阻与伸长率的关系符合指数函数，相关系数均大于0.98，可见其拟合效果良好。

重复性是指传感器在同一输入值连续多次变化时，其输出值曲线不一致的程度，可作为衡量传感器性能稳定的一项重要指标[13]。为确保测量结果的准确性，进行5次重复拉伸试验，每个样品每次拉伸试验完成后，静置于水平台面上3h，重新测量其初始长度与初始电阻值。分别记录每次试验结果，用以分析其重复性。以传感带6#为例，其拉伸伸长率为0～25%，以均匀的拉伸长度间隔共记录了30组数据，每组数据均为传感带被拉伸后的长度值和此时的电阻值。5次重复测试中，传感带的拉伸量与首次试验保持一致，以保证试验的重复进行。试验结果如图4所示，其中下角标n表示第n次拉伸测试试验，n=1,2，…，5。图4 柔性石墨烯传感带的5次重复测试情况

【参考文献】：
期刊论文
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[2]不同材料导电纱线针织柔性传感器的传感性能[J]. 郭秋晨,龙海如.  东华大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]石墨烯材料及其应用[J]. 曹宇臣,郭鸣明.  石油化工. 2016(10)
[4]超高分子量聚乙烯/聚苯胺导电针织物的应变传感性能[J]. 洪剑寒,潘志娟,姚穆.  纺织学报. 2016(02)
[5]石墨烯传感器的研究进展[J]. 范军领.  材料导报. 2012(07)
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硕士论文
[1]涂碳纤维导电针织物的传感性能研究[D]. 刘焘.浙江理工大学 2011
[2]智能型柔性传感器的导电性与响应性能研究[D]. 刘敏.东华大学 2009



本文编号：3344962