基于聚合物凝胶的柔性传感器制备及性能研究

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可响应多种力学激励模式且具有高灵敏度的柔性可拉伸传感器在电子皮肤、健康监测和水声探测等领域具有重要意义。本论文提出利用嵌入式可变形金属网络电极诱导聚合物凝胶中双电层(EDL)电容变化,来实现对多种力学激励模式,如拉伸和垂直压力的高灵敏度探测。为实现这一电容式感应机理,制备了基于聚合物水凝胶和导电海绵的柔性电容式敏感材料,并分别考察了填充物种类、试样厚度和水凝胶交联度对传感器件感应性能和力学性能的影响规律。  我们发现填充物、试样厚度和水凝胶交联度是影响传感器电容感应灵敏度和力学性能的主要因素。水凝胶填充导电海绵试样的电容感应灵敏度和力学性能都优于离子溶液填充导电海绵试样;随着试样厚度的增加,垂直压力和平行拉伸两种力学激励模式的电容响应灵敏度均不断降低,但抗拉抗压力学性能却随之增强;随着填充水凝胶交联度的增加,垂直压力和平行拉伸两种力学激励模式下的电容响应灵敏度都不断降低,重复性基本保持不变,但抗拉抗压力学性能却随之增强。
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