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近年来,在航天航空的健康监测与控制、机器人的触觉传感、医疗器械的操控、现代军事装备等领域,迫切地需要更加轻薄、柔性可以弯曲的高灵敏度的压电传感器。以硅基和陶瓷为代表的传统压电式传感器易碎、无法承受较大的形变,难以满足以上领域提出的新要求。本文采用电辅助3D打印聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜,制作柔性PVDF压电薄膜传感器并检测其性能。通过多物理场耦合软件分析电辅助3D打印PVDF压电薄膜的外接电压与电场分布,研究了打印电压对PVDF压电薄膜由α相向β相转变的影响;探索了不同溶剂体系和PVDF不同质量分数对PVDF薄膜结晶度和β相含量的影响;通过调节多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯(GR)在打印溶剂中的加入量,探索其对PVDF薄膜β晶相形成的影响和作用机理。得到了如下结论:(1)通过Comsol Multiphysics对电场进行模拟发现,外接电源的电压为6kV时,玻璃收集板表面最高电势为152V,最高场强为6.8×10~5V/m,在该场强下能够诱导偶极子定向排列,且PVDF压电薄膜可得到有效极化而不至于击穿。实验验证了模拟结果,表明电场是促进薄膜内α晶型向β晶型转变的重要因素,随着电压的增高α晶型含量减少,β晶型增加,电场促进了α晶型向β晶型的转变。(2)以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂制备的PVDF薄膜,当PVDF质量分数在12wt%~17wt%范围内,随着PVDF质量分数的增加,PVDF压电薄膜的β相含量呈现出先增大后减小的趋势,在14wt%时达到最大(46.31%);而以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂制备的PVDF薄膜,当PVDF质量分数从13wt%增加到17wt%时,PVDF压电薄膜的β晶相对应的衍射峰明显增强,但在PVDF质量分数为16wt%处,代表β晶相的(110)晶面衍射峰尖锐度稍有降低。(3)多壁碳纳米管(MWCNTs)的加入对PVDF/MWCNTs压电薄膜由α相向β相转变有影响,加入MWCNTs后,压电薄膜的α相向β相的转变效果明显优于未加入时。且MWCNTs少量加入可作为成核剂有助于提升β相含量,但大的加入量反而会降低结晶度,但降低幅度不大。比较NMP和DMF分别作为溶剂制备的PVDF/MWCNTs压电薄膜的β相含量,MWCNTs的加入量在0.02wt%~0.05wt%范围内对β相含量的影响都不敏感。(4)石墨烯(GR)的加入明显提高了PVDF/GR压电薄膜的结晶度,当GR的质量分数为0.05wt%时,结晶度提高了约1.51倍,β相含量为69.65%,远远高于MWCNTs的添加时的效果。(5)PVDF压电薄膜传感器的反馈信号与激励信号保持一致。在10Hz~20Hz在频率范围内,传感器反馈的输出电压值几乎不受激励频率的影响;对于不同的激励电压有不同的反馈电压,且随着激励电压的增强,反馈电压也增强。