【摘 要】
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随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,柔性应变传感器越来越被广泛地应用于医疗卫生保健、可穿戴电子设备、人机交互以及智能机器人等方面。但目前用于制备柔性应变传感器的方法往往存在着成本昂贵、产品缺乏设计性、结构设计缺乏灵活性等难以克服的缺陷。而随着3D 打印技术的发展,为柔性应变传感器的制备提供了新的思路和解决方案,通过利用3D打印技术可以快速成型结构复杂的柔性应变传感器。本文利用了 3D打印技术中
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随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,柔性应变传感器越来越被广泛地应用于医疗卫生保健、可穿戴电子设备、人机交互以及智能机器人等方面。但目前用于制备柔性应变传感器的方法往往存在着成本昂贵、产品缺乏设计性、结构设计缺乏灵活性等难以克服的缺陷。而随着3D 打印技术的发展,为柔性应变传感器的制备提供了新的思路和解决方案,通过利用3D打印技术可以快速成型结构复杂的柔性应变传感器。本文利用了 3D打印技术中的熔融沉积成型（FDM）来制备基于碳纳米管和热塑性聚氨酯的柔性应变传感器。主要研究内容包括:（1）利用改性碳纳米管（M-CNT）和热塑性聚氨酯（TPU）来打印应变传感器,其中芘甲酸的加入能对碳纳米管进行非共价修饰以改善碳纳米管在基体中的分散性。M-CNT/TPU应变传感器不仅具备较高灵敏度（在20%应变下GF=3.21）和稳定性,同时在0.01～1 Hz频率下具备良好的响应行为。（2）利用水热法制备了碳纳米管和银纳米颗粒（AgNP）杂化纳米填料,碳纳米管和银纳米颗粒之间的协同效应有利于提高碳纳米管在基体中的分散性,从而进一步提高了CNT/AgNP/TPU打印应变传感器的灵敏度（在20%应变下GF=5.97）。（3）利用石墨烯纳米片（GNP）和碳纳米管之间的协同效应来改善导电网络结构,石墨微纳米片的存在起到了桥接碳纳米管的作用,在提升碳纳米管分散性的同时显著提升了 CNT/GNP/TPU打印应变传感器的导电能力和灵敏度（在20%应变下GF=22.6）。此外,将打印的柔性应变传感器应用于人体生理活动的监测,实验结果表明,打印应变传感器对于肢体动作,运动呼吸以及吞咽发声等生理活动具备良好的响应行为,表明了该打印的应变传感器在医疗卫生及可穿戴电子设备上的巨大的应用潜力。
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