超薄拉力傳感器件的制備及系統(tǒng)應(yīng)用的研究.pdf

1、拉力傳感器是一種將物理形變轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。傳統(tǒng)拉力傳感器常用于基建設(shè)施，對于穿戴式應(yīng)用過于龐大，不夠靈敏。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代到來，可穿戴設(shè)備興起，輕便透明、易于集成、與人體直接交互這些特性是新型拉力傳感器研究的主要方向。
　　考慮這些目標(biāo)要求，該論文設(shè)計了一種基于超薄彈性聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）拉力傳感器。該傳感器采用全溶液法工藝完成，通過在形成的超薄PDMS（厚度約20μm

2、）膜上集成銀納米線（AgNWs）和中性 PEDOT：PSS混合的透明導(dǎo)電層，實現(xiàn)高靈敏度的拉力傳感功能。為了實現(xiàn)如此薄的PDMS薄膜從基底的可靠剝離，本論文通過在玻璃基底上修飾氟基正辛基三氯硅烷（1H,1H,2H,2H-per-FluoroOctylTrichloroSilane，F(xiàn)OTS），以降低PDMS和基底間的作用力，從而減小剝離過程中薄膜所承受的應(yīng)力。對比常規(guī)方法制備的厚膜（~800μm）PDMS拉力傳感器，本論文所制備的超薄

3、PDMS膜傳感器的拉力靈敏度提高了20倍，而且具有優(yōu)良的透明度（~80％），以及快速的響應(yīng)和良好的穩(wěn)定性，非常符合人體穿戴應(yīng)用的需求。
　　作為應(yīng)用示例，進(jìn)一步基于此超薄拉力傳感器實現(xiàn)了應(yīng)用于頸部姿勢監(jiān)控的可穿戴傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)將超薄傳感器貼合于后脖頸處感應(yīng)彎曲程度，通過所設(shè)計的信號讀取控制系統(tǒng)讀取傳感器獲得的數(shù)據(jù)，并利用藍(lán)牙通信發(fā)送至用戶手機(jī)進(jìn)行信號的處理和顯示。該系統(tǒng)利用超薄拉力傳感器具有良好的穿戴舒適度，能夠準(zhǔn)確的檢測頸椎的