可伸展傳感器應(yīng)變隔絕特性及導(dǎo)橋構(gòu)型設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、可伸展柔性傳感器是基于柔性電子技術(shù)而提出的一類新型傳感器,其結(jié)構(gòu)多采用柔性層合結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格布局設(shè)計(jì)。在柔性層合結(jié)構(gòu)中,PDMS(Polydimethylsiloxane)作為應(yīng)變隔絕層粘接于有源器件和柔性基體之間,用來減小基體傳導(dǎo)至上層敏感器件和互聯(lián)導(dǎo)橋的應(yīng)力應(yīng)變;網(wǎng)格布局設(shè)計(jì)中則通過可伸縮導(dǎo)橋連接敏感元件來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的柔性。可伸展柔性傳感器能夠適應(yīng)多變復(fù)雜曲面。同時(shí),可伸展柔性傳感器也能夠承受多變的外部載荷,如彎曲、扭曲、卷曲、折疊等。本

2、論文研究了可伸展柔性傳感器結(jié)構(gòu)的應(yīng)變隔絕特性;結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律;導(dǎo)橋設(shè)計(jì)構(gòu)型等,為其設(shè)計(jì)提供了理論支持。
　　建立了可伸展柔性傳感器柔性層合結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型,推導(dǎo)了應(yīng)力的控制方程。采用微分求積法,求解得到了結(jié)構(gòu)中剪應(yīng)力的分布曲線,并驗(yàn)證了簡化解析解的正確性。改變應(yīng)變隔絕層的厚度、長度或外部載荷,得到了對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力結(jié)果。
　　基于剪滯模型提出了一種高階模型,推導(dǎo)了高階模型的應(yīng)力控制方程。并采用有限元法驗(yàn)證了數(shù)值結(jié)果的準(zhǔn)確

3、性。分析結(jié)果表明:應(yīng)變隔絕層上下界面的剪應(yīng)力幾乎不變,正應(yīng)力則是變化的。
　　建立了可伸展PVDF(Polyvinylidene Fluoride)柔性傳感器的仿真模型,也建立了不具有 PDMS應(yīng)變隔絕層傳感器的仿真模型。分析了兩種模型在彎曲、伸縮和扭轉(zhuǎn)載荷條件下,結(jié)構(gòu)中各部件的應(yīng)力應(yīng)變分布。分析結(jié)果表明,可伸展柔性傳感器結(jié)構(gòu)的承載力較大;結(jié)構(gòu)中金電極應(yīng)力較小;柔性結(jié)構(gòu)滿足應(yīng)變隔絕要求。
　　設(shè)計(jì)了不同構(gòu)型的導(dǎo)橋,建立了導(dǎo)橋