纤维状柔性应变传感器的制备及性能研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gloria2
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
柔性应变传感器是一种能够在感受到外界机械刺激,并按照一定的规律将其转化为电信号的装置。该装置在柔性电子皮肤、医疗健康、人体运动监测等领域具有广阔的应用前景。目前,对于柔性应变传感器的研究已成为众多科研人员的研究热点,而且取得了一定的研究成果。然而柔性应变传感器的迟滞、线性度、可穿戴性等特性尚存在不足,难以满足在高要求的环境下应用。因此,研究具有优异性能的柔性应变传感器,实现其综合性能的进一步提升,对于传感器技术走向产业化具有十分重要的研究意义。首先,根据目前柔性应变传感器存在的制备工艺过程复杂,难以批量生产以及平面结构的传感器对被测物体束缚较大以至于难以穿戴等问题,本文采用一种利用高温油浴辅助同轴纺丝技术制备具有芯-壳结构的纤维状柔性应变传感器的设计思路,对由碳纳米管(CNTs)/硅橡胶复合材料制备的纤维状柔性应变传感器的制备工艺进行改进,并对其工艺参数进行优化。该柔性应变传感器的芯层材料由导电填充材料碳纳米管(CNTs)和柔性硅橡胶作为基底复合而成,壳层材料为柔性纯硅橡胶,壳层的纯硅橡胶材料在一定程度上对芯层的功能性导电材料起到了保护作用。利用扫描电子显微镜对具有芯-壳结构柔性导电纤维的横截面进行微观表征,芯层与壳层无明显裂纹,表明芯层壳层交界处贴合良好。其次,建立了柔性应变传感器测试平台,利用万用数字表和电子拉伸试验机等仪器对柔性应变传感器进行拉伸试验并记录传感器的相对电阻变化值,对传感器的线性度、灵敏度、稳定性及迟滞特性进行了测试与分析。研究结果表明:利用高温油浴同轴纺丝技术制备的纤维状柔性应变传感器具有优异的力学、电学性能。最后,研究了温度、湿度两种外界环境因素对柔性应变传感器性能的影响情况以及柔性应变传感器在可穿戴领域的实际应用。
其他文献
随着我国煤炭开采技术的持续发展,煤矿综采区域机械设备的稳定性与可靠性日益引起研究人员的重视。刮板输送机链轮组件经常由于密封失效导致频繁升井维修,不但增加企业运营成本,还严重影响了企业的产能,是煤矿企业面临的一个重要问题。本文针对链轮组件浮动油封失效问题展开分析与研究,提出一种新的链轮组件的密封方式,即指尖密封。论文主要研究内容如下:1.通过企业的实地调研,掌握了刮板输送机链轮组件工作原理,对链轮组
静脉穿刺作为普遍的医疗手段,应用于采血、输液及靶向治疗等场景。近年来国内外研究的静脉穿刺机器人能够代替医护人员执行静脉穿刺,实现医疗过程的高效率和自动化。目前的研究过程中,对于血管的穿刺仿真和实验大都基于单层血管组织,没有考虑实际穿刺过程中上层软组织对血管层的影响,且穿刺生物软组织时很少考虑力稳定控制。因此,本文针对穿刺皮肤-血管组织过程中,皮肤等软组织变形对血管目标区域挤压导致偏移、穿刺力变化规
电主轴作为数控机床的核心部件,其性能好坏直接影响机床的加工质量。数控机床在加工过程中,主轴的生热不可避免,由此带来的热变形是造成加工质量下降的重要原因。本文以型号为150MD2412.5的磨削电主轴为研究对象,建立考虑轴承动态参数在内的轴承拟静力学模型,分析轴承内部的生热机理,通过有限元仿真分析结合实验验证的手段对其内部的温度场以及变形场进行分析,依据仿真结果优化机械轴结构。具体研究内容如下:(1
科技的发展带动机器人技术不断提升,目前多机器人系统的应用逐渐走向普及化和实用化。对机器人进行精确定位是保证生产作业顺利进行的前提,对于提高机器人工作效率和促进现代化水平具有重要的意义。机器视觉测量技术作为一种新兴测量技术,原理上具有非接触、实时性强、信息量丰富等显著优点,在工业生产及机器人定位方面取得了广泛的应用。针对目前多机器人系统很难实现多目标定位这一问题,本文提出了一种应用机器视觉测量技术对
电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)是一种可视化多相流参数检测技术。由于其具有非侵入性、时间分辨率高、无辐射、适用范围广、成本低廉等优点,在涉及气固两相流、气液两相流以及三相流等相关应用领域得到了广泛的关注和研究。ECT传感器本身存在的灵敏度低且空间分布不均匀、输出信号动态范围大等问题,不仅影响图像重建质量,还对数据采集系统提出了很高的要求
随着互联网技术的不断发展,图像作为一种重要的信息交换载体,在信息传递的过程中始终占据主导地位,由于原始图像在存储过程中会占用大量的存储空间,传输时又会占用较大的带宽。因此,对图像进行压缩以便存储和传输一直是研究的热点。在硬件实现方面,由于专用集成电路(ASIC)其高度专用化使其不适合设计灵活的神经网络同时它的开发效率较低,FPGA在流程控制方面能力相对较弱及其特有的硬件结构,使得FPGA在算法的实
可重构型索驱动并联机器人(Reconfigurable Cable-driben Parallel Robots,RCDPRs)通过改变出索点或引入其他机构,以此改变索位置分布的一类机器人。主要分为两类:一类是索与末端执行器进行重新配置,另外一类是索与机架进行重新配置。本文主要对第二类索与机架重新配置的工作空间分析与控制进行研究。RCDPRs更能发挥其有大的工作空间、更好的运动性能、提升系统刚度、
脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)是一种非肌肉的通讯系统。具体来说,它是一种利用一定的技术手段,通过直接提取脑电信号来分析识别大脑思维活动,进而实现大脑与外界环境直接交互的系统。目前,脑机接口在脑卒中康复治疗等医疗领域以及军事、娱乐等领域应用广泛。脑电识别算法是脑机接口系统的核心部分,其识别效果直接决定系统的性能。本文针对脑电信号的特点,结合现有研究存在的对脑电信
我国目前残疾人总数超过8000万人,其中肢体类和视力残疾占比最多。为了解决视力、肢体类残疾人拿取生活必须品困难的问题,最新研究将目标检测算法移植在移动机器人上,通过摄像头拍取室内照片,并利用目标检测算法搜索物品所在位置,可以有效辅助视力、肢体类残疾人进行日常活动,解决该类残疾人在日常生活中常见的问题。本文对适用于室内小目标数据集的目标检测模型及硬件加速进行研究。论文基于YOLOv3 模型进行改进,
两栖仿生机器人凭借其灵活的水陆两栖运动能力,能完成中小型河湖、湿地、沼泽的清淤工作,同时还能装配多种工作装置,在各类水利工程中应用越来越广。由于目前我国的两栖仿生机器人发展较慢,各性能均存在不足,而水动力特性对于两栖仿生机器人的经济性、稳定性和安全性影响较大,因此木文以A、B型两栖仿生机器人为研究对象,基于计算流体力学(CFD)通过数值计算对二者的水动力特性进行研究,并研究了相应的结构优化方案,对