柔性导电薄膜的制备及其传感性能研究

作     者：魏思琪 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁保君;陶胜洋

授予年度：2019年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：柔性 传感器 导电薄膜 电子皮肤 

摘      要：柔性可穿戴电子产品是一种涉及新材料和新工艺的新兴产业,随着柔性可穿戴电子产品向着更加轻便、柔软、可拉伸的方向发展,其应用范围也更加广泛,包括柔性通信、柔性传感、柔性显示、柔性医疗、柔性能源等。目前,如何在不牺牲刚性电子产品良好的性能的基础上,使其更加柔软灵活,从而可以更好的贴合在各式各样的表面上(人体表面、硬质机械臂、软体机器人等),是人们所追求的。针对这一问题,本论文提出了两套简单有效制备柔性导电薄膜的方法,并研究了不同薄膜的传感性能。(1)首先采用静电纺丝的方法制备聚氨酯(PU)纤维膜基体,然后在其上无电沉积一层金属铜,制得的核壳结构的Cu/PU薄膜既具有聚氨酯良好的柔弹性,又具有铜优异的导电性,即使在完全对折的情况下也仅增加了0.6Ω,在高度折叠后,其电阻为1.8Ω。由于薄膜优异的导电性,薄膜还表现出良好的焦耳热效应,具备制备成柔性发热薄膜的潜质:在2 V的电压下,采用Cu/PU薄膜制备的发热手套可以在30s内升温至40℃。此外,Cu/PU薄膜还具有拉伸传感性能,可以对关节的弯曲拉伸产生稳定的响应。(2)本文通过激光烧结聚酰胺和石墨复合粉末一步快速制备柔性导电薄膜,整个制备过程可在几秒钟内完成,并且全程没有任何溶剂的使用,更加符合绿色化学对功能材料制造的要求。并且通过调节烧结功率和扫描间距可以很方便的调节薄膜的机械性能和力学响应性,因而可以使其适用于拉力、压力、弯曲等不同外界刺激的传感,从而可以对人体或机械臂的关节弯曲、触摸挤压等产生响应,并且具有良好的可重复性和响应灵敏度,显示出良好的应用潜力。