【摘 要】
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智能可穿戴压阻压力式传感器可用于监测人体活动,其监测量程为超低压至中压,是对监测精度要求很高的设备,应用于保健、康复、运动等多个领域。不少研究人员都致力于开发成本效益高、环保、灵敏度高、性能稳定及制备方法简单的压力传感器。导电聚合物——聚吡咯（PPy）可以作为开发无毒、环保的压阻压力式传感器的材料。但是聚吡咯具有溶解度低和导电率低的缺陷,可在原位聚合法制备过程中对其进行改性。尽管这一过程为提升PP
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智能可穿戴压阻压力式传感器可用于监测人体活动,其监测量程为超低压至中压,是对监测精度要求很高的设备,应用于保健、康复、运动等多个领域。不少研究人员都致力于开发成本效益高、环保、灵敏度高、性能稳定及制备方法简单的压力传感器。导电聚合物——聚吡咯（PPy）可以作为开发无毒、环保的压阻压力式传感器的材料。但是聚吡咯具有溶解度低和导电率低的缺陷,可在原位聚合法制备过程中对其进行改性。尽管这一过程为提升PPy的性能提供了许多可能性,但提高PPy基传感器灵敏度和稳定性仍是一项艰巨任务。基底材料与导电材料的结合对传感器的稳定性起着重要作用。大孔海绵（MS）和气凝胶（AG）由于其多孔结构及弹性高的优点,可作为制备压力传感器的基底材料。聚多巴胺（PDA）可将基底材料改性,与导电材料更好地结合。多壁碳纳米管（MWNTs）可改善PPy涂层什么的性能。本研究主要探讨采用原位聚合法制备高灵敏度和稳定性的PPy基的压阻式压力传感器的制备工艺参数,用于监测人体活动。PDA与PPy分子间相互作用比PDA层间显示更强的结合力。薄且均匀的PDA涂层可提高压力PPy与基底材料的结合能力。PDA涂层可对基底材料进行改性（m-PDA）,使用对甲苯磺酸（p-TSA）改变PDA溶液的pH值,p-TSA作为PPy的掺杂剂。PDA（0.05 Mp-TSA）/PPy/MS压力传感器在1 kPa至10 kPa压力范围下循环1000次的条件下,灵敏度、滞后性、非线性度、重复性往复误差分别为10.69 kPa-1,13.51%,3.30%,2.70%和2.25%。MWNTs/PPy压阻式压力传感器由于高分子间相互作用,可提升导电涂层均匀度、牢固性。MWNTs/PPy/AG压力传感器性能更为优异,在0.45 kPa至4.0 kPa范围下灵敏度为34.64 kPa-1。滞后性、非线性度、重复性往复误差分别为4.08%,12.9%,4.5%,and 9.3%。PDA表面改性与MWNTs涂层不兼容。十二烷基苯磺酸钠0（SDBS）作为MWNTs的表面活性剂,用于去除除MWNTs/PPy复合材料中的PDA涂层。研究证明了本方法可有效提升PPy基传感器的灵敏度和稳定性,用于监测处于地压力范围的人体活动。MWNTs/PPy/AG压阻式压力传感器比m-PDA/PPy/MS具有更高的灵敏度和较低的稳定性。AG由于质量轻,具有更高的柔性以及可抓取更多的导电填充材料用于制备智能可穿戴传感器。两种方法均可制备出具有经济价值的压阻式压力传感器,PDA/MWNTs/AG的性能更适合开发灵敏度和稳定性高的压力传感器,有更广阔的应用前景。
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