导电聚合物_聚氨酯基复合材料力学传感器的制备及性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）导电聚合物/聚氨酯基复合材料力学传感器的制备及性能研究硕士研究生：秦宁指导教师：刘连河教授企业导师：亓峰工程领域：化学工程论文主审人：马宁教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）导电聚合物/聚氨酯基复合材料力学传感器的制备及性能研究硕士研究生：秦宁指导教师：刘连河教授学位级别：工程硕士工程领域：化学工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年5月8日论文答辩日期：2018年6月6日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C

2、:ADissertationfortheDegreeofM.Eng（MasterofEngineering）FabricationandPropertriesofConductivePolymer-Polyurethane-BasedCompositeMechanicalSensorsCandidate:QinNingSupervisor:Prof.LiuLianheAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ChemicalEngineeringDateofSubmission:05.20

3、18DateofOralExamination:06.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护

4、知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月摘要随着智能

5、化社会的建设，柔性便携式传感器成为科技发展的重要组成部分，这种柔性传感器件已经广泛应用到电子显示屏、仿生机器人、健康监测等各个领域。以更低的成本和更低的能耗提高设备的灵敏度、稳定性以及易加工性已经越来越受到科研工作者们的重视。在构成传感器的多种基底材料中，简单易携的柔性聚合物基底由于其丰富的优点而具有最广泛的应用前景。目前，基于导电聚合物等高聚物制备的复合材料基半导体材料，对压缩应力/弯曲应力敏感的复合材料力学传感器已引起科研工作者们广泛兴趣，用于制备高性能且高稳定性的力学传感器。通过便捷的制备方法得到高灵敏性、大量程的力学传感器一直是我们的目标。本论文工作将针对以下

6、两个方面进行研究：导电聚合物/聚氨酯基复合材料压缩应力传感器的研究。第一部分实验通过方糖模板法制备出了孔隙率达80%以上、可以几秒内快速回弹的聚氨酯多孔海绵材料，接下来又通过原位聚合的方法制备出了可以快速响应压力变化、灵敏度高以及检测压力范围大的聚吡咯/聚氨酯基复合导电海绵。实验通过采用不同的聚合时间、施加不同的压力来确定导电海绵电化学响应的最佳条件。与此同时，通过实验探究出了器件的电化学响应性与施加的压力大小几乎成正比，且可检测压力范围为0.2N-150N。这部分实验在整体上探究出了制备聚吡咯/聚氨酯基复合材料压缩应力传感器的最简便快捷又高效的方法。为了验证器件的稳

7、定性，在测试部分进行了100次重复循环实验，也证明了本文制备的聚吡咯/聚氨酯基复合材料压缩应力传感器件具有很好的可重复利用性。导电聚合物/聚氨酯基复合材料弯曲应力传感器的研究。第二部分实验与第一部分不同之处在于使用了自制长条状糖模板制备出了孔隙率达80%以上、可以快速回弹的聚氨酯多孔海绵，并同样采用原位聚合的方法制备出了可以感应弯曲和拉伸等多种应力、灵敏度高以及检测范围大的长条状聚吡咯/聚氨酯基复合导电海绵。实验通过使器件拉伸不同的长度确定了其可拉伸的位移范围为0.1mm-5mm，又使器件弯曲不同的角度，确定其可以灵敏的感应弯曲角度的变化，具有较高的