基于压力袜压力测量的气囊式柔性压力传感器的研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cuichenyyy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
医用压力袜作为一种有效预防和治疗下肢静脉曲张的医疗器械类纺织品,其压力的测量及分布研究已成为当今备受关注的课题。柔性压力传感器可以感知外界的压力刺激,并将其转化为可收集的电信号,是压力袜压力测量的重要手段。本文基于医用压力袜的结构特点,将碳纳米管/聚氨酯多孔导电复合薄膜和导电银浆柔性电极结合,设计并制备了一种气囊式柔性压力传感器,并将其应用于压力袜的静态压力测量,同时对不同等级压力袜的压力分布规律进行了研究。首先,本文采用非溶剂致相分离法制备了碳纳米管/聚氨酯多孔导电复合薄膜,探究了碳纳米管含量对导电复合薄膜的微观形貌,电学性能和压阻响应性能的影响。结果显示,在0.5-10kPa的压强范围内,碳纳米管含量为10%的导电复合薄膜的综合性能最优,灵敏度最高为36.41kPa-1,迟滞性和重复性误差分别为±10.87%和±13.95%。然后,采用丝网印刷法制备了导电银浆柔性电极,探究了基底材料,固化温度和固化时间对导电银浆涂层固化反应的影响,即对柔性电极力学性能和电学性能的影响。结果显示,银浆涂层的固化反应越完全,柔性电极的电阻率越低,在拉伸和弯折形变条件下电学性能越稳定。其中,以PVC薄膜为基底材料的柔性电极在3%拉伸率拉伸或3万次弯折后,都仍保持优异的电学性能,电阻变化率分别为15.10%和3.65%。最后,将碳纳米管/聚氨酯导电复合薄膜和导电银浆柔性电极结合,并采用热压法组装成气囊式传感器,测试了传感器压力测量的准确性和稳定性。结果显示,在l0-100mmHg的压力范围内,传感器的测量压力值与理论压力值之间具有较强的线性相关性,相关系数接近于1,最大差值仅为3.02mmHg;传感器的重复性标准差最大为0.37mmHg,变异系数最大仅为0.85%。为了验证所制备气囊式柔性压力传感器的实用性,将传感器应用于不同等级压力袜的静态压力测量,并结合有限元模拟仿真,进一步探究了压力袜的压力分布规律,为今后压力袜的静态压力分布研究提供了可靠的数据基础和依据。
其他文献
当下,电子设备正在按照人们的要求变的柔性,微型和多功能化。在储能设备中,锌离子电池与常用的锂离子电池之相比具有成本低,安全性高等特点,被认为是未来电池储能领域最有优势和最有前景的电池。基于此,为了获得更加柔性、安全以及较高能量密度的储能设备,满足柔性可穿戴产品日益增长的需求,以碳纤维为基底,制备出一种一维纱线状的柔性锌离子电池。本文首先采用静电纺丝和原位聚合聚吡咯(PPy)的方法制备出导电纱线,并
学位
六价铬[Cr(VI)]是纺织工业废水中常见的重金属离子,对水体安全和人类健康构成极大威胁。光催化技术在废水处理领域发挥着重要作用,近年来钨酸铋因稳定性高和具有可见光响应特性受到广泛关注。然而,电子空穴对高复合率严重制约了钨酸铋的光催化活性。此外,粉体光催化剂难回收利用和易造成二次污染等问题也亟待解决。为解决上述问题,本研究开发出一系列新型光催化材料,并对其光催化还原Cr(VI)的性能和机制进行探究
学位
ZIF-67是Co2+和2-甲基咪唑(MIM)侨联形成的纳米材料,广泛用于污染物的吸附分离。但粉末状ZIF-67存在静电作用强、在液相中难分离和回收等问题。为了解决以上问题,本文拟采用羊毛织物作为基底材料负载ZIF-67颗粒,并将其应用于印染废水中活性染料的吸附。首先以溶剂热法制备ZIF-67为基础,通过原位生长法在羊毛织物表面成功地均匀负载一层ZIF-67颗粒。采用SEM、XRD、EDS、FTI
学位
低频电磁波已被国际癌症研究机构认证为致癌物质,因此需要对此进行屏蔽,保护人体健康。近年来,随着电子信息技术的发展,低频电磁波已渗透在生活中,如目前国内三大运营商的5G信号频率范围为2.52~3.60 GHz,微波炉的频率在915~2450 MHz之间。目前民用建筑一般只满足生活基本需求,难以降低电磁波对人体的危害。为了解决此问题,本课题以0~3 GHz频率为研究范围,制备建筑用吸波涂层土工布织物。
学位
随着世界环境卫生情况的形势严峻化与人们健康意识的提高,人们对日常生活用品抗菌性的需求逐渐提高,特别是纺织品。在抗菌纺织品的制备过程中,既要求抗菌剂具备长效抗菌效果,也要对生物机体无毒、对环境无害,保证安全性,同时在处理过程中不影响纺织品本身的使用及服用性能。基于此,本论文选用天然生物质基抗菌剂壳聚糖,对其改性以增强水溶性与抗菌性制备新型抗菌剂。首先合成反应型阳离子抗菌单体,通过壳聚糖羧甲基化与自由
学位
为了实现利用檀香紫檀提取物制备颜色独特的保健和环境净化功能纺织品的目标。本课题使用多种提取方法对檀香紫檀心材粉末进行提取处理,在比较了不同提取方法提取效率的基础上重点考察了乙醇/水体积比、液料比和p H值等提取工艺参数对所得到提取液的颜色、总黄酮含量、含固量和提取率等的影响。在对提取液进行多项表征的基础上,将其用于羊毛织物的染色加工中,重点研究了染色温度、体系p H值和染浴中的提取液添加量等因素对
学位
实时、便捷地监测人体呼吸运动可以有效地监护或保障患有呼吸系统疾病人群的健康。聚合物光纤(POF)具有柔性,重量轻等优点,是实现可穿戴式传感器监测呼吸的理想选择。在光纤呼吸传感器中,如光纤光栅因成本较高,波长解调装置庞大而复杂,不适合服装集成;如宏弯光纤通常以一定宏弯形态缝合固定在织物基底上,增大了织造难度,降低了舒适性。本课题设计并制备了一种基于POF侧发光感光机理的呼吸织物传感器,分析了传感器测
学位
随着柔性可穿戴式、便携式电子器件的发展,智能可穿戴产品成为了人们生活当中的一部分。近年来,柔性电子器件呈现出爆炸式增长,新颖的柔性温度传感系统成为了智能可穿戴的核心。但到目前为止,大多数柔性温度传感器使用聚合物为基底,难以满足在高曲率物体表面的温度测量。基于此,本文采用TPU涂层涤纶织物作为柔性温度传感器的基底,通过丝网印刷技术将银浆印刷在基底上作为电极,采用磁控溅射技术将Ag纳米粒子沉积到基底上
学位
柔性压力传感器是实现智能设备发展的关键要素,在健康监测、运动监控、电子皮肤等领域都发挥着巨大的功能。然而,对于制备具有超压缩特性、高灵敏度、宽检测限和低滞后的柔性压力传感器仍然是一个很大的挑战。探索开发灵敏度高、响应范围广、可应用于智能设备的柔性力学传感材料是至关重要的。本文使用天然生物基巴尔杉木为基材,采用生物质直接碳化技术,制备了聚氨酯/碳化木基气凝胶(TPU/CWBA)柔性压力传感器。本文利
学位
本论文以高超声速飞行器天线罩高性能、低成本、低损伤针刺成型技术为研究背景,提出了一种新型无网胎针刺预制体及其复合材料,通过实验和数值模拟方法对无网胎针刺预制体及其复合材料的结构和性能进行了系统的研究。提出了半切布和无网胎针刺织物的概念,设计制备了半切布和新型无网胎针刺织物。结果表明,相对于传统网胎针刺预制体,无网胎针刺预制体的纤维体积分数提高了22.8%;无网胎针刺预制体的针刺纤维束的直径和长度,
学位