本征導電纖維集合體的電-力學性能及其作為應(yīng)變、壓力傳感器的性能分析.pdf

1、隨著高新技術(shù)對傳統(tǒng)紡織行業(yè)的滲透，紡織品正在日益功能化，智能化。智能紡織品就是紡織品發(fā)展的一個新領(lǐng)域。
　　 紡織品作為傳感器具有其獨特的優(yōu)點：柔軟、可穿著、透氣、輕薄、造價低等。利用導電紡織結(jié)構(gòu)的電一力學性能作為傳感器的應(yīng)用已經(jīng)得到了一些研究小組的重視，因為在下一代電子產(chǎn)品中，可穿著將是一個嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 目前大多數(shù)的紡織結(jié)構(gòu)傳感器是基于導電高分子材料，這種材料具有很多優(yōu)點：易合成，敏感度高等，但是也具有其缺點

2、：環(huán)境穩(wěn)定性差、不耐高溫、毒性等，所以，在沒有克服這些缺點之前，本征導電紡織結(jié)構(gòu)傳感器是一個很好的替代，它具有環(huán)境穩(wěn)定性好、耐高溫、制作簡單等優(yōu)點。
　　 雖然已經(jīng)有很多成功的本征導電紡織品作為拉、壓傳感器的應(yīng)用實例，但是缺乏一個系統(tǒng)的關(guān)于本征導電紡織結(jié)構(gòu)作為拉伸、壓力傳感器的機理研究。多數(shù)的研究是基于其宏觀電一力學性能的研究。本文提出了本征導電紡織結(jié)構(gòu)作為拉力、壓力傳感器應(yīng)用的機理。從纖維一纖維集合體一織物結(jié)構(gòu)的電一力學性能分

3、析，找到紡織結(jié)構(gòu)作為拉力、壓力傳感器應(yīng)用的傳感機理。并對每一層次結(jié)構(gòu)的電一力學性能進行模型與實驗分析，找到影響紡織結(jié)構(gòu)作為傳感器的主要影響因素及其最佳的設(shè)計形式。同時對設(shè)計的傳感器進行了性能分析，與模型分析的結(jié)果做對比，驗證模型，設(shè)計高性能傳感器。
　　 通過本課題的研究發(fā)現(xiàn)，拉力、壓力傳感器的傳感原理就是紗線與紗線之間的接觸電阻隨外界應(yīng)力的變化而變化。如何設(shè)計出合理的纖維、紗線和織物結(jié)構(gòu)是決定傳感器性能好壞的主要因素。同時纖維

4、的本身力學性能、表面狀況也是影響傳感器性能的重要因素。通過實驗發(fā)現(xiàn)，作為應(yīng)變傳感器，短纖維紗線因為其可以提供更多的接觸電阻而優(yōu)于長絲紗。彎曲剛度大的纖維具有更好的回復性，低的滯后性。表面光滑的纖維有利于傳感器的回復性。相對于機織物與非織造物，針織物結(jié)構(gòu)可以抵抗大的變形而作為大應(yīng)變傳感器。同時其結(jié)構(gòu)可以提供特殊結(jié)構(gòu)的紗線之間接觸的線圈來實現(xiàn)織物的傳感特性。對于單編鏈結(jié)構(gòu)應(yīng)變傳感器，織物密度是影響傳感器性能的主要因素。對于壓力分布傳感器，機