柔性復合導電高聚物傳感器的設計.pdf

1、在智能織物和交互式紡織品逐漸成為紡織界一個新的發(fā)展方向的今天，傳感器作為其中一個最重要和必不可少的部分日益引起人們的研究興趣和重視。傳感器具有把應力或變形等物理現(xiàn)象轉變成為可以被直接觀測或可以被微機語言衡量的電子信號。
　　 目前在紡織領域被應用的傳感器主要有光纖傳感器、壓電傳感器和本征型或復合型聚合物傳感器等。這些以各種方式集成在紡織品中的傳感器，為電子系統(tǒng)提供了直接或可開采的原始數(shù)據(jù)。但是不能很好地與傳統(tǒng)的紡織品相兼容。因此

2、將新一代的應用于紡織領域的智能傳感器被設計為柔性材料。這即能使被集成在智能紡織品中的各類傳感器為紡織品帶來“智能性”的同時要滿足紡織品的各種機械性能，并不影響或盡量少的影響原有紡織品的特性，如柔軟度、手感等。而且因此柔性材料的特殊性質能實現(xiàn)以涂層的方法與紡織結構相結合，這比以往的在織造、編織等形式將玻纖等傳感器與織物結合的方式更為簡單和經濟。
　　 本課題在此基礎上設計一種應用在特殊領域的，具體的說是在滑翔傘蓬布上，測試蓬布受力

3、情況的柔性炭黑添加復合型導電聚合物傳感器：從完成復合高聚物的制備到織物涂覆，到最后的傳感器的導電性能的測試這樣一個整體設計，并對材料的表面性質進行研究。
　　 研究比較了應用在紡織領域的幾種傳感器，要滿足設計的需要首先選擇導電高分子復合材料作為柔性傳感器的基本形式。在綜合考慮制備工藝，導電性能，價格等各方面的因素，決定采用炭黑添加型的復合高聚物。
　　 對復合型導電聚合物的導電機理和炭黑添加型高聚物影響導電性的因素進行了

4、研究，選用納米級的炭黑粉末作為添加劑，聚苯乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物作為聚合物基體，首先采用了溶劑法制備炭黑添加高聚物材料。這種制備炭黑添加的導電復合材料，不僅實驗條件和過程更為簡單，所得的復合材料的導電性能也比用傳統(tǒng)的熔混法好。制備完成后將聚合物組成一個電流回路，測量得的復合聚合物的導電性，即測試其電阻率。實驗證明，復合聚合物的導電性質與滲逾閥值理論符合，存在一個電阻率陡降的滲逾閥，并確定了要保證傳感器的導電性，炭黑添加含量要

5、大于11.1％，滿足該添加量的復合聚合物能夠呈現(xiàn)導體特性。最后實驗選擇的最佳的百分含量為27％。
　　 然后介紹了將導電復合聚合物涂覆到織物的方法和具體操作過程。對整合入傳感器的織物樣本在拉伸條件下測試傳感器電阻值。實驗發(fā)現(xiàn)：在整個拉伸斷裂范圍內都能檢測到傳感器的電阻值，且電阻值與應力呈非線性的正比關系，用數(shù)值分析的方法擬合出電阻值與所受應力的表達關系，證明織物的受力和傳感器的電阻確實存在著一個確定的數(shù)量關系。織物受力彎曲伸長，

6、通過柔性傳感器將這種受力結果用電學性質的方式表現(xiàn)出來。完成了關于柔性紡織用復合型聚合物的傳感器的整體設計。
　　 最后為了改進材料的導電性能，研究了炭黑添加的復合型導電高聚物傳感器的表面張力測試，簡單介紹了三種實驗方法，而且實驗的方法可以推廣應用于粉末體和固體的表面張力和表面能測試。而且三個實驗的測試結果顯示，三個結論都相互支持，實驗結果是可靠的：實驗所用的納米炭黑粉末其表面張力為33.1mN/m，是非極性的；純聚合物與炭黑添加