【摘 要】
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导电弹性体作为兼具高机械弹性和高电学导通性的导电功能材料,能够弥补传统柔性电子在可拉伸性上的不足,而被越来越多的应用于柔性显示、柔性可穿戴设备、智能机器人等领域,这能进一步丰富电子产品的种类和功能,因而其受到越来越多的关注,近些年来成为柔性电子领域的一个重要研究方向。目前,国内外针对导电弹性体的研究工作主要集中在导电弹性体的制备,弹性电路的加工以及传感应用的研发上。本课题围绕导电弹性体的热点研究问
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导电弹性体作为兼具高机械弹性和高电学导通性的导电功能材料,能够弥补传统柔性电子在可拉伸性上的不足,而被越来越多的应用于柔性显示、柔性可穿戴设备、智能机器人等领域,这能进一步丰富电子产品的种类和功能,因而其受到越来越多的关注,近些年来成为柔性电子领域的一个重要研究方向。目前,国内外针对导电弹性体的研究工作主要集中在导电弹性体的制备,弹性电路的加工以及传感应用的研发上。本课题围绕导电弹性体的热点研究问题开展了相关的研究工作,目的在于提高导电弹性体的性能,并在此基础上实现性能稳定的应用。主要工作包括优化导电弹性体原料的选择与比例,优化导电弹性体电路加工工艺参数,以及研究导电弹性体传感应用。具体研究工作包括以下几个方面:(1)导电弹性体油墨的制备与优化。为提高导电弹性体的性能,本工作以高电导率的银微米片和具有机械弹性的聚氨酯为原料复合制备了导电油墨,并对比了不同填料类型对导电弹性体性能的影响。在此基础上,进一步优化油墨中导电填料与弹性成分间的比例,测试分析了不同比例下导电弹性体的应变特性。优化配比后的导电弹性体在100%的应变下,保持良好的导电性能。(2)导电弹性体加工工艺参数优化。基于优化的导电弹性体油墨,对比分析了油墨粘度和点胶气压对弹性导线加工的影响。在优化的气压范围内,弹性体线宽在1-2毫米内稳定可控。同时,探索了一种基于静电纺丝技术的高弹性弹性体的制备工艺,并对其导电化方法提出了展望。(3)基于导电弹性体的应用技术研究。对比了不同银含量导电弹性体电阻对应变的响应敏感度。针对应变传感应用,测试了导电弹性体在周期性快速应变和匀速应变下的电阻响应,并在此基础上设计实现了传感开关和咽喉肌肉运动监测的功能。这些工作对实现更高效的人机交互和运动识别应用具有重要意义。
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