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智能纺织品作为一种典型的智能材料,目前被广泛的应用于航空航天、医疗保健、运动娱乐以及探测传感等领域。其功能从早期的电信号传输工具发展到如今作为感知力、应变以及气体参数变化的柔性传感器使用。在智能纺织品的众多功能中,传感探测功能备受研究者关注。基于智能织物制成的柔性传感器具有柔软,易折叠,易穿戴,耐洗涤等特点,与传统传感器相比更适合于非平面结构的使用;且由于该类传感器的结构弹性更好,作为应变传感器使用时比传统的金属应变片工作范围更广。尽管越来越多的研究者将目光投向于柔性传感器,但大多关注样品制备和性能试验的研究,而对其传感机理的讨论则极其有限。本文主要针对带有两种典型的涂层(聚吡咯和炭黑填充硅橡胶)导电纤维/织物制成的柔性传感器传感机理进行研究,分别从试验和理论建模两个方面讨论了其电阻-应变性能。这两种材料的结构类似,基底均采用常用的纱线或典型织物结构,其中典型织物基底是由LycraTM(莱卡)和Nylon(尼龙)两种纱线通过针织技术形成。涂层材料则分别选取典型的导电聚合物和导电复合材料,前者使用导电性能良好的聚吡咯(Polypyrrole,简写PPy),而后者则采用炭黑颗粒填充的硅橡胶。本文首先对带有PPy涂层的LycraTM导电纤维进行了一系列试验研究。通过宏观试验得到了导电纤维电阻-应变变化曲线,微观试验则得到拉伸时导电纤维表面涂层形貌变化的扫描电镜(Scanning Electron Microscope,简写SEM)显微图像。借助于Matlab中图像处理模块,对微观图像进行了表面微裂纹参数的提取,并根据所提取的参数建立了PPy-LycraTM导电纤维电阻-应变变化函数,通过将函数与宏观试验所得曲线对比,发现两者吻合较好。随后,通过对微裂纹参数的灵敏度分析,证明了微裂纹的宽度和长度是电阻变化的主要影响参数。此外,本文以PA6、LycraTM和XLATM三种不同纤维基底制成的导电纤维为例,对其传感性能分别进行了研究,对比后发现由于基底材料的力学性能不同,导致三种导电纤维的传感性能产生了较大差异。基于对带有PPy涂层的导电纤维的研究结果,本文进一步对PPy涂层的平纹纬编导电针织物的传感性能进行了研究。其电阻-应变的变化对应于针织物单向拉伸中载荷-伸长量变化过程,整个过程大致可被分为四个阶段:纱线的滑移、纱线接触点的压紧、纱线的弯曲以及纱线的伸长。其中纱线的伸长过程主要伴随有涂层表面微裂纹的扩展,而表面微裂纹的变化对电阻影响明显,因此该阶段是导致织物电阻变化的主要原因。根据各个阶段电阻变化的特点建立了导电织物的相对电阻变化率随应变发展的模型,其中所有未知的参数均与针织物结构有关。除此之外,涂层对线圈圈弧部分的影响以及预拉伸量的影响也会使导电织物电阻产生变化。另外,由于针织物结构各向异性的特点,导电织物横向与纵向的传感性能也相差很多。考虑到PPy的环境稳定性与重复性较弱,本文详细介绍了炭黑颗粒填充硅橡胶印刷于针织物制成的织物应变传感器的传感性能。炭黑颗粒填充硅橡胶的电阻率变化可认为是由渗流理论和导电通路理论共同决定,通过电流-电压曲线测定可以看出,在使用范围内该传感器为纯电阻电路,因此使用过程中的频率影响可以忽略。通过简单拉伸测试得到的导电织物相对电阻率-应变曲线上可知,该传感器在应变60%以内电阻随应变近似线性变化。为了深入研究炭黑填充硅橡胶织物应变传感器的传感机理,借助于现象学的类比方法,基于粘弹性材料力学模型建立了该传感器的率相关的电阻-应变模型。该模型包含高弹性响应与粘弹性响应两个部分,其中待定参数可以分别通过拟合低应变率和高应变率拉伸试验结果得到,同时在拟合过程中证实了松弛时间不是常数,而是一个随着应变率的改变发生数量级变化的量。最后,通过该模型预测了传感器性能,并将预测结果与试验结果对比,证明了该理论模型的可靠性。本文采用理论与试验相结合的方法,针对两种典型的涂层型导电纤维/织物制成的柔性传感器的传感机理进行研究,其研究思路与研究结论,对于同类型传感器的设计与改进有着重要的指导意义。