IPMC柔性傳感器的高效制備及其智能手套系統(tǒng)的集成應(yīng)用
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP212
【部分圖文】：
％??ｖｉ＞??圖１－１常見的各種形式的可穿戴電子設(shè)備??１．１．２柔性傳感器的分類??一種能感知被測者的信息，并能將所感受到的信息按一定的機制轉(zhuǎn)換為電學(xué)??信號或者其它形式信號輸出的檢測裝置被稱之為傳感器。這些被感知的信號可以??是物理信號、化學(xué)信號、生物信號以及環(huán)境的變化等等［３７］。傳感器被視為可穿戴??電子的核心部件之一，對整個穿戴電子的功能設(shè)計及實際應(yīng)用起著至關(guān)重要的作??用。作為穿戴式電子系統(tǒng)的重要組成部分，要求傳感器應(yīng)該滿足基本的人體工程??學(xué)要求，即應(yīng)具備柔性、質(zhì)輕、電學(xué)性能穩(wěn)定優(yōu)異以及可集成度高等特性。因此，??各種高分子聚合物基的柔性傳感器成了穿戴電子的首選。??總的來說，柔性傳感器可分為物理傳感器［３８Ｍ３］、化學(xué)傳感器￣５°］、離子傳感??器［５１］、生物傳感器以及混合傳感器幾大類。??（１）其中物理傳感器能夠感測各種物理因素，例如溫度，壓力和應(yīng)變。研??究人員已經(jīng)開發(fā)出了可穿戴的物理傳感器，這些柔性傳感器都具有足夠的柔軔性??和拉伸性從而可以抵抗由人類活動引起的變形＆５３］�？纱┐魑锢韨鞲衅鳒y量的各??種物理參數(shù)可反映人體的一些基本狀況
上述所有種類的柔性傳感器中，目前最受關(guān)注并且研宄較為成熟全面的主要??是柔性力學(xué)傳感器，我們在下部分主要介紹柔性力學(xué)傳感器的發(fā)展以及應(yīng)用。??１．２柔性力學(xué)傳感器的組成、傳感機理以及應(yīng)用??力的來源可產(chǎn)生于重力，物理接觸或者人體移動時的壓力或拉伸應(yīng)力等等。??柔性力學(xué)傳感器可以在這些力的作用下產(chǎn)生信號并按照一定的規(guī)律輸出。這就使??得在可穿戴電子設(shè)備中，力學(xué)傳感器具有監(jiān)控人體運動的重要作用，監(jiān)測范圍從??脈搏的跳動，聲帶的振動到關(guān)節(jié)的運動。這些可穿戴電子中的力學(xué)傳感器的設(shè)計??和開發(fā)是基于柔性的，可拉伸的材料，與以前研宄的硅基力學(xué)傳感器完全不同［６１］。??可穿戴式力學(xué)傳感器的要求包括拉伸性，靈敏度（應(yīng)變系數(shù)），機械可靠性，遲??滯和線性輸出信號等［６２］。根據(jù)信號產(chǎn)生的原理，可將現(xiàn)有的柔性力學(xué)傳感器大??致分為壓阻式力學(xué)傳感器，電容式力學(xué)傳感器和壓電式力學(xué)傳感器。圖１－３是它??們的響應(yīng)機理示意圖。??
１．３?ＩＰＭＣ的研究現(xiàn)狀及問題??ＩＰＭＣ作為一種新型的智能力學(xué)傳感材料，為低能耗，高精度穿戴電子帶來??了希望。因為ＩＰＭＣ的典型結(jié)構(gòu)特征是兩電極夾持柔性聚合物薄膜，所以柔性??ＩＰＭＣ力學(xué)傳感器的制備過程實際上會重點涉及和考慮到柔性材料和剛性材料的??復(fù)合問題。一般而言，柔性聚合物材料的楊氏模量在幾十分之一到幾百ＭＰａ之??間，而剛性電極材料的楊氏模量則介于十分之幾到幾百ＧＰａ之間Ｍ，兩者之間??存在著較大的楊氏模量差，這就導(dǎo)致ＩＰＭＣ傳感器作為可穿戴電子部件時，其使??用的過程中容易出現(xiàn)電極開裂、分層以及剝離脫落等情況，影響了?ＩＰＭＣ傳感器??的穩(wěn)定性以及使用壽命。ＩＰＭＣ傳感器中間的柔性聚合物薄膜層與金屬電極層的??良好結(jié)合性由制備過程決定［９４］。為此，對ＩＰＭＣ制備方法的探究一直是研究的熱??點。目前，ＩＰＭＣ的制備方法已有很多種，大致分為化學(xué)鍍法和機械鍍法兩大類。??
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