聚氨酯基柔性应力应变传感器的制备及研究
发布时间：2020-07-18 16:08
【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
【图文】：
电阻率测试仪 RST-8 广州四探针电子科技有电子万用表 34461A 安捷伦科技有限测厚规 上海川陆量具有限风干燥箱 DHG-9055A 上海一恒科学仪器有试剂的纯化纯化50 ml 的三颈圆底烧瓶中加入 100 ml 苯胺，并加入少量锌粉，在 8，并收集馏分，即得到纯净的苯胺。脱水量 PEG 于三颈瓶中，在 120 ℃下真空脱水 1 h 左右，直至液态的 P为止。I/PU 的制备及表征制备
分之 0.1 的磷酸，加入 250ml 装有机械搅拌器的三颈圆底烧瓶，置于油浴锅中。升温 90 ℃，逐滴加入 5.37 ml 异弗尔酮二异氰酸酯（IPDI）反应 2 h 后逐步降温至 85 ℃，入 1 滴二月桂酸二丁基锡（DBTDL）并在该温度反应 0.5h。然后降温至 35℃。加入.3g 的位阻胺（JH-280）扩链，视情况滴加入适量的丙酮以降低体系黏度，均匀分散 3in 后，降至室温，加入 102 ml 去离子水剧烈乳化 30 min，即得到水性聚氨酯乳液。取 10g 上述制得的水性聚氨酯乳液，加入苯胺到不断搅拌，经过 1h 的超声作用确这两组分充分混合，得到混合组分 A。称取适量的过硫酸铵（APS）溶解于 10ml 稀至一定浓度的十二烷基苯磺酸（DBSA）溶液中，即得混合组分 B。将组分 A 置于~5 ℃的冰水浴开动电磁搅拌，将组分 B 滴加至 A 组分中，而后在该温度下使其反应 h，即得 PU/PANI 复合乳液。首先控制苯胺含量为 1.0 %，APS/An=1.0，控制苯胺的量分别为 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，并制备一系列复合乳液，得到苯胺的最用量。ANI/PU 的表征运用 SEM 对 PANI/PU 表面进行形貌观察，可以看出 PANI/PU 复合材料表面规则分布着凸起式结构，可以看出形成均匀的复合材料。
图 2-3 红外光谱图：A 为 PU;B 为 PANI/PU 复合材料。Figure 2-3 Infrared spectrogram:Ais PU; B is PANI/PU composite material.2.2 氧化石墨烯（GO）溶液的制备及表征2.2.1 实验试剂及仪器实验所用原料如表 2.3 所示表 2-3 实验试剂Table 2-3 Reagent of the experiment名称 规格 厂家石墨粉 分析级 AlfaAesar浓硫酸 98.0 % 天津市富起化工有限公司硝酸钠 分析纯 阿拉丁试剂有限公司高锰酸钾 分析纯 天津市风船化学试剂科技有限公司
本文编号：2761120
【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
【图文】：
电阻率测试仪 RST-8 广州四探针电子科技有电子万用表 34461A 安捷伦科技有限测厚规 上海川陆量具有限风干燥箱 DHG-9055A 上海一恒科学仪器有试剂的纯化纯化50 ml 的三颈圆底烧瓶中加入 100 ml 苯胺，并加入少量锌粉，在 8，并收集馏分，即得到纯净的苯胺。脱水量 PEG 于三颈瓶中，在 120 ℃下真空脱水 1 h 左右，直至液态的 P为止。I/PU 的制备及表征制备
分之 0.1 的磷酸，加入 250ml 装有机械搅拌器的三颈圆底烧瓶，置于油浴锅中。升温 90 ℃，逐滴加入 5.37 ml 异弗尔酮二异氰酸酯（IPDI）反应 2 h 后逐步降温至 85 ℃，入 1 滴二月桂酸二丁基锡（DBTDL）并在该温度反应 0.5h。然后降温至 35℃。加入.3g 的位阻胺（JH-280）扩链，视情况滴加入适量的丙酮以降低体系黏度，均匀分散 3in 后，降至室温，加入 102 ml 去离子水剧烈乳化 30 min，即得到水性聚氨酯乳液。取 10g 上述制得的水性聚氨酯乳液，加入苯胺到不断搅拌，经过 1h 的超声作用确这两组分充分混合，得到混合组分 A。称取适量的过硫酸铵（APS）溶解于 10ml 稀至一定浓度的十二烷基苯磺酸（DBSA）溶液中，即得混合组分 B。将组分 A 置于~5 ℃的冰水浴开动电磁搅拌，将组分 B 滴加至 A 组分中，而后在该温度下使其反应 h，即得 PU/PANI 复合乳液。首先控制苯胺含量为 1.0 %，APS/An=1.0，控制苯胺的量分别为 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，并制备一系列复合乳液，得到苯胺的最用量。ANI/PU 的表征运用 SEM 对 PANI/PU 表面进行形貌观察，可以看出 PANI/PU 复合材料表面规则分布着凸起式结构，可以看出形成均匀的复合材料。
图 2-3 红外光谱图：A 为 PU;B 为 PANI/PU 复合材料。Figure 2-3 Infrared spectrogram:Ais PU; B is PANI/PU composite material.2.2 氧化石墨烯（GO）溶液的制备及表征2.2.1 实验试剂及仪器实验所用原料如表 2.3 所示表 2-3 实验试剂Table 2-3 Reagent of the experiment名称 规格 厂家石墨粉 分析级 AlfaAesar浓硫酸 98.0 % 天津市富起化工有限公司硝酸钠 分析纯 阿拉丁试剂有限公司高锰酸钾 分析纯 天津市风船化学试剂科技有限公司
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 卢佳;徐熙平;;LabVIEW环境下自动温度检测系统的研究[J];电子测量技术;2011年09期
相关硕士学位论文 前1条
1 李富城;纳米银杂化碳纳米管改性UV固化聚氨酯—丙烯酸酯柔性导电胶的研究[D];华南理工大学;2015年
本文编号：2761120
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