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随着电子设备向智能可穿戴方向的发展,柔性电子器件引起了人们的广泛关注。其中,柔性压力传感器因其在智能医疗、健康监控、人机交互、智能机器人等领域具有广阔的应用前景而成为了近年来的研究热点。已有国内外研究学者基于不同的传感材料和传感原理通过合理的结构设计成功研制了许多性能优越的柔性压力传感器。然而,压电式传感器仍具有感知静态力和变形的缺点,压阻式传感器仍具有响应时间长的不足。本文对压电式传感器及压阻式传感器的传感机理和特点做了详细的理论分析和实验研究。最后通过合理的材料选择和结构设计制备了一种新型的、柔性的、能同时实现动/静态力学信息检测的双模式压力传感器,主要研究内容包括以下四个方面:(1)本文首先结合了压电薄膜压电方程和电学测试理论,建立了平面压电薄膜传感器输出电压与压力之间的关系。讨论了电压表内阻、压力大小及频率对压电式传感器测试电压的影响,从而建立了利用压电式传感器进行力学信号及力学加载速率测量的理论依据。然后将上述理论推广到具有金子塔微结构的压电薄膜传感器中,分析了金字塔微结构尺寸对传感性能的影响,并与有限元仿真结果进行对比,结果表明微结构的引入可有效提高压电式传感器的精度。(2)通过调整复合材料中H2O2改性BaTiO3(h-BTO)的含量,制备了具有高压电系数的h-BTO/P(VDF-TrFE)复合压电薄膜,并在此基础上制备了平面薄膜结构和具有金字塔微结构的柔性压电式传感器并研究了金字塔微结构对传感性能的影响。通过对压电式传感器的压力传感和弯曲应变传感性能的研究,验证了压电式传感器可有效实现高频下加载力及加载速率的理论预测,也分析了其测量准静态加载下的不能有效检测的不足。(3)通过对压阻式传感器结构的合理设计及传感机理的研究,基于石墨烯(rGO)材料制备了一种具有双层金字塔微结构的柔性压力传感器。并对压阻式压力传感器的压力传感和弯曲应变传感性能作了研究。实验结果证明压阻式传感器可有效监测准静态力或变形,有望弥补压电式传感器的不足。(4)压电/压阻双模式传感器设计、制备、工作原理及应用研究:将具有金子塔微结构的h-BTO/P(VDF-TrFE)压电式传感器与rGO压阻式传感器复合,成功制备了压电/压阻双模式传感器。双模式传感器采用分层结构设计,避免了压阻信号和压电信号的互相干扰。此外,相比单模式传感器,双模式压力传感器具有更大的压力检测区间和更宽的频率检测范围。在一定范围内,双模式传感器实现了从静态到动态,从低频到高频压力信息的检测。对于复杂加载历程的力或变形加载,双模式传感器可以实现加载历程中压力或变形的大小、速率及方向检测。最后将双模式传感器应用于人体关节的弯曲变形及机械臂的弯曲测试中,解决了压阻式传感器不能判别弯曲方向及弯曲速率的缺点,实现了弯曲角度、弯曲方向及弯曲速率的准确测量,拓宽了柔性压力传感器的应用范围。本文通过理论、有限元分析和实验研究给出了压电/压阻双模式传感器同时检测加载力或变形的大小、速率及方向的工作原理和测量方法,并应用于人体运动监测及机械臂运动检测中。对未来柔性压力传感器在测量复杂加载历程下的力或变形检测及应用上提供了理论及实验指导。