PVDF/BNBT复合纳米纤维及柔性压电传感器制备研究

发布时间：2021-08-15 15:19

　　随着便携式电子产品的快速发展,可穿戴式能量收集器和传感器引起了人们的极大关注,基于压电效应的压电传感器由于其结构简单、功耗小、寿命长、灵敏度高、有利于集成化与微型化等优点被广泛的使用和研究。当前柔性压电传感器的电压输出较小,远不能满足微小型便携式器件的性能要求,因此需要进一步提高器件输出。目前柔性压电传感器主要基于PVDF及其聚合物材料,这类材料的压电性能差,导致器件的信号输出低。研究发现通过掺杂材料等手段可以提高纳米纤维的质量,从而获得高输出性能的器件,基于这些报道的启发,本论文设计并制备了一种柔性、环境友好、可穿戴式的压电传感器,利用有机柔性聚偏氟乙烯（PVDF）材料与无机高压电系数、高机电耦合系数、环境友好的一维钛酸铋钠-钛酸钡纳米线（0.93（Na0.5Bi0.5）TiO3-0.07 BaTiO3,这一体系被认为是当前铅基压电材料最有力的替代者之一）复合来提升当前柔性压电式传感器的性能,并减少铅基压电材料在生产制备过程中对环境和人体的危害,同时满足微小型便携式器件的要求。主要研究结果如下:由于设备的工艺参数将直接影响纳米纤维的质量,所以首先需要研究出较优的静电纺丝工艺参数。实验... 

【文章来源】：上海师范大学上海市

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）压电效应（b）逆压电效应原理示意图

师范大学硕士学位论文 第 1 章 国内外研究进展图 1-2 所示为 Platt 等人研制的一种基于 PZT 陶瓷应用于膝关节假体的回收装置和压电传感器，通过模拟人体行走时膝关节的受力情况，对器验研究，结果表明在正常行走时器件可获得稳定的电压输出，回收功率 mW，完全可以满足膝关节假体内部微处理器（向外界传输传感信息）要[36]。

图 1-2 基于 PZT 陶瓷的压电传感器PMN-PT 体材料的刚性器件虽拥有较高的电压输出人们在日常生活中的穿戴需求。因此，舒适高效的穿逐渐由刚性器件向柔性器件发展。Mather 等人制备了聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合梁制成的基于振动PDMS 检测质量模块构造在复合悬臂梁的尖端处，用 PMN-PT 压电材料和交叉电极（IDE）的设计使用提在 1.3 kHz 频率下的振动激励输出电压可达到 10 V


本文编号：3344797