智能型柔性傳感器的導(dǎo)電性與響應(yīng)性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能紡織品成為紡織前沿技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題，它將微電子、信息、計(jì)算機(jī)等技術(shù)融合到紡織品中，通常包含傳感器、驅(qū)動(dòng)單元和控制單元三部分，能按照不同的要求實(shí)時(shí)地采集信號(hào)，并能對(duì)信號(hào)做出相應(yīng)處理及反饋。目前驅(qū)動(dòng)和控制單元通常是由微電子和電腦芯片等技術(shù)比較成熟硬件控制的，而傳感器作為比較核心的部件正是智能紡織品實(shí)現(xiàn)智能化和舒適化要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。智能紡織品是21世紀(jì)新時(shí)尚哲學(xué)的基礎(chǔ)，用于

2、電子電工、醫(yī)療保健或軍用紡織品的發(fā)展，成為開(kāi)啟未來(lái)時(shí)尚之門的一把鑰匙，作為“第二皮膚”的生物紡織品或智能紡織品將會(huì)有非常好的市場(chǎng)前景。
　　 本課題在國(guó)內(nèi)外對(duì)智能導(dǎo)電紡織品研究理論的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前化學(xué)氣相沉積法存在的缺點(diǎn)進(jìn)行研究改進(jìn)，采用自行設(shè)計(jì)的發(fā)生裝置在低溫低壓條件下制備具有良好拉伸響應(yīng)能力的聚吡咯導(dǎo)電織物，成功地解決了阻礙智能導(dǎo)電紡織品迅速發(fā)展的聚合時(shí)間長(zhǎng)、效率低、能耗高的問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方法，利用自行設(shè)計(jì)改裝的拉

3、伸裝置分別測(cè)試導(dǎo)電織物的靜態(tài)表面比電阻和動(dòng)態(tài)表面比電阻，探索了氧化劑濃度、摻雜劑濃度、聚合溫度、聚合時(shí)間等因素對(duì)制得的導(dǎo)電織物的導(dǎo)電性能、拉伸響應(yīng)靈敏度和穩(wěn)定性的影響的顯著性，最終得出了制備具有良好響應(yīng)性和穩(wěn)定性導(dǎo)電織物的最佳工藝參數(shù)組合。
　　 選用目前已形成工業(yè)化生產(chǎn)的兩種異形截面纖維和常規(guī)聚酯纖維與氨綸長(zhǎng)絲織成的三組緯編彈力針織物和滌綸／氨綸的機(jī)織物作為基布，經(jīng)化學(xué)氣相沉積法在低溫低壓條件下制備具有拉伸響應(yīng)能力的聚吡咯導(dǎo)電

4、織物，通過(guò)詳細(xì)分析其在導(dǎo)電性能、拉伸響應(yīng)靈敏度和穩(wěn)定性上的差異分別探討了基布原料和組織結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能、拉伸響應(yīng)靈敏度和穩(wěn)定性的關(guān)系，為制備良好智能型柔性傳感器的基布的選擇提供了可靠的理論依據(jù)。
　　 本課題在系統(tǒng)分析了針織物多種受拉伸理論后，將導(dǎo)電織物制成的柔性拉伸傳感部件，結(jié)合拉伸裝置、測(cè)量電路、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)(VB和C語(yǔ)言)搭建了織物拉伸感應(yīng)的在線顯示報(bào)警系統(tǒng)。經(jīng)測(cè)試可知，所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能較準(zhǔn)確地采集到

5、拉伸時(shí)織物表面比電阻的變化數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地模擬了織物受拉情況，達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，成功地用導(dǎo)電織物搭建了良好的拉伸-電信號(hào)響應(yīng)監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)。
　　 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，本課題應(yīng)用高性能ATmega169V單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，代替?zhèn)鹘y(tǒng)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理、微處理器和輸出接口三部分，能夠滿足所需數(shù)據(jù)處理的要求，且結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化；通過(guò)設(shè)定芯片內(nèi)部程序及外圍電路，應(yīng)用MAX232芯片與電腦串口相連，可將采集數(shù)據(jù)直接顯示在電腦上。在拉伸感應(yīng)報(bào)