基于碳纳米管_pdms的柔性压力传感器研究

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1、校代码：10255学号：2160732基于碳纳米管/PDMS的柔性压力传感器研究RESEARCHONFLEXIBLEPRESSURESENSORBASEDONCARBONNANOTUBES/PDMS作者姓名：徐伟专业名称：机械工程导师名称：彭倚天答辩日期：2018.05东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。

2、论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期

3、：年月日东华大学徐伟学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注上海镕天信息科技有限冯天兵高级工程师答辩委员会主席公司徐洋教授/博导答辩委员会委员东华大学机械工程学院戴惠良副教授答辩委员会委员东华大学机械工程学院陈入领副教授答辩委员会委员东华大学机械工程学院邹鲲副研究员答辩委员会委员东华大学机械工程学院邓吉楠讲师答辩委员会秘书东华大学机械工程学院东华大学硕士学位论文摘要基于碳纳米管/PDMS的柔性压力传感器研究摘要柔性压力传感器是一种可贴附于各种不规则表面测量压力的电子器件，广泛应用于可穿戴设备及

4、健康检测等领域。碳纳米管是一种具有高电子迁移率和良好机械强度的一维纳米材料。聚二甲基硅氧烷(PDMS)海绵是一种具有良好压缩恢复性能的多孔结构材料，其内部的交联网状结构可以负载碳纳米管等导电填充物，组成复合导电材料，广泛应用于柔性压力传感器。本论文首先采用浸渍-干燥法分别将碳纳米管和Ag-碳纳米管负载到PDMS海绵基底上并对工艺条件进行不断优化，制备了碳纳米管/PDMS柔性压力传感器和Ag-碳纳米管/PDMS柔性压力传感器。其次，在自行搭建的测试系统中对传感器进行灵敏度、稳定性、响应性、恢复性及迟滞性测

5、试。最后，选择传感性能最佳的柔性压力传感器制备可穿戴脉搏传感装置。本论文的研究主要得出以下结论：1.冷冻干燥法制备的碳纳米管/PDMS柔性压力传感器比加热干燥法制备的柔性压力传感器具有更高的灵敏度。当碳纳米管含量为-13.5wt%，传感器的灵敏度达到最大值，为41.651kPa。使用该柔性压I东华大学硕士学位论文摘要力传感器进行温度与压力的耦合实验。结果表明，在一定压强范围内(0~20kPa)，柔性压力传感器的温度系数基本保持在-0.900Ω/℃左右，从而实现了传感器在一定压强作用下对于温度的测量。2.

6、Ag-碳纳米管/PDMS柔性压力传感器在Ag-碳纳米管含量为-15.0wt%时，灵敏度达到最大值，为71.831kPa，迟滞性误差达到最小值，为3.39%。该柔性压力传感器具有良好的循环稳定性、良好的迟滞性以及快速的响应性和恢复性（响应时间和恢复时间分别为1.14s和0.41s）。结果表明，通过在碳纳米管表面修饰金属Ag颗粒，提高了碳纳米管的分散性，降低了碳纳米管之间的接触电阻，从而提高了柔性压力传感器的传感性能。3.由于Ag-碳纳米管/PDMS柔性压力传感器具有优异的传感性能，使其可以实现对于微小压力

7、的快速、准确检测。将该柔性压力传感器制备成可穿戴脉搏传感装置，用于检测人体脉搏跳动。结果表明，被测试者正常状态下每分钟脉搏跳动76次，运动过后增加到每分钟119次。该可穿戴脉搏传感装置可以实现对于人体脉搏跳动情况的准确测量，有望应用于健康检测等领域。关键词：碳纳米管；柔性；导电海绵；压力灵敏度；可穿戴II东华大学硕士学位论文ABSTRACTRESEARCHONFLEXIBLEPRESSURESENSORBASEDONCARBONNANOTUBES/PDMSABSTRACTFlexiblepressure

8、sensorisanelectronicdevicethatcanbeattachedtovariousirregularsurfacestomeasurepressure.Itiswidelyusedinwearabledevicesandhealthdetection.Carbonnanotubesareone-dimensionalnano-materialswithhighelectronmobilityandgoodmechani