柔性電容式應(yīng)力傳感器及其靈敏度影響因素研究.pdf

1、柔性應(yīng)力傳感器因其具有柔彈性特性，既能貼附于不規(guī)則或者剛性物體表面、也能貼附于人體皮膚，在機(jī)器人、手持式消費(fèi)電子產(chǎn)品、顯示器、醫(yī)療健康監(jiān)測(cè)設(shè)備等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用。如何提高傳感器靈敏度受到越來越多的關(guān)注，但采用大面積、簡(jiǎn)單、低成本的方式制作出高靈敏度的彈性傳感器仍是一大挑戰(zhàn)。本論文以銀納米線(AgNWs)為導(dǎo)電材料，聚二甲基硅氧烷(PDMS)為彈性襯底，用簡(jiǎn)單、低成本、低能耗的方法制備了彈性電極，設(shè)計(jì)制作了基于微結(jié)構(gòu)電極的壓力傳感器和拉

2、力傳感器，從材料和結(jié)構(gòu)上提出了優(yōu)化傳感器力敏特性的條件。本論文主要的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　制備了銀納米線導(dǎo)電材料，通過優(yōu)化反應(yīng)溫度、攪拌速度、前軀體與保護(hù)劑的摩爾比來制備純凈、高長(zhǎng)徑比的銀納米線。合成的銀納米線直徑約為80nm，長(zhǎng)度在3-30μm。
　　采用相紙?jiān)还袒绞街苽淞藦椥噪姌O，通過選用不同的模板構(gòu)建了不同微結(jié)構(gòu)的電極，采用了膠黏劑封裝和PDMS封裝兩種封裝方式制作了柔性電容式壓力傳感器。研究了不同封裝方式、

3、不同微結(jié)構(gòu)電極、不同介電層、不同導(dǎo)電材料和不同支撐層對(duì)傳感靈敏度的影響。優(yōu)化的柔性壓力傳感器靈敏度達(dá)到了3.78kPa-1，最小檢測(cè)極限為52mg(3.4Pa)。
　　通過抽濾轉(zhuǎn)移方式使銀納米線鑲嵌在PDMS中制備得到可拉伸導(dǎo)體，研究了不同銀納米線厚度對(duì)可拉伸導(dǎo)體導(dǎo)電穩(wěn)定性的影響，優(yōu)化的可拉伸導(dǎo)體在拉伸至50％重復(fù)50次仍能保持穩(wěn)定的導(dǎo)電性。將可拉伸導(dǎo)體制作成的平板電容式拉力傳感器，其靈敏度方程為y=0.36x，最小檢測(cè)極限為0.