一種壓電壓阻雙層復(fù)合柔性觸覺(jué)傳感單元的制備及測(cè)試研究.pdf

1、觸覺(jué)是自然界多數(shù)生物從外界環(huán)境獲取信息的重要形式之一，也是人類(lèi)的基本感知能力之一。一些肢體殘疾的人群必須通過(guò)植入觸覺(jué)感知器的假肢手去重新獲取這種能力。隨著觸覺(jué)傳感技術(shù)和機(jī)器人智能的快速發(fā)展，模擬人手功能的觸覺(jué)傳感器近年來(lái)已成為研究的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外研究者基于不同的傳感原理、利用不同的敏感材料已成功研制了一批性能優(yōu)越的觸覺(jué)傳感器，但他們都有各自的局限性。本文的研究目的就是根據(jù)人手感知機(jī)理和目前傳感器的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)制備一種新型的、柔性的、能同

2、時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)的觸覺(jué)傳感單元。文章提出了一種人手感知簡(jiǎn)化模型，基于此模型利用壓電材料和壓阻材料制備雙層薄膜復(fù)合的柔性觸覺(jué)敏感單元。
　　本文對(duì)壓電材料和壓阻聚合物材料的發(fā)展和應(yīng)用有了較深入的研究，著重解釋了壓電材料的傳感原理和高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理，并分析其影響因素，從而選擇了合適的敏感材料，并設(shè)計(jì)了詳盡的制備流程。針對(duì)柔性觸覺(jué)傳感單元的壓電層選用PVDF聚合物，因其極化效果不理想，改進(jìn)后采用自發(fā)極性的鐵電共聚物P(VDF-T

3、rFE)粉末，利用旋轉(zhuǎn)涂覆法制備;針對(duì)壓阻層，選用MWNT/PU復(fù)合材料，PU是基底，MWNT為導(dǎo)電填料，通過(guò)有機(jī)溶劑DMF互溶聚合。先經(jīng)過(guò)純的MWNT薄膜樣本制備測(cè)試證實(shí)了其優(yōu)良的壓阻性能，并提出體現(xiàn)壓阻靈敏度的Gaugefactor的計(jì)算方法，后又通過(guò)在強(qiáng)酸化學(xué)修飾得到了能夠穩(wěn)定分散在基底中的MWNT-OH。并根據(jù)滲流模型分析計(jì)算得到MwNT的摻雜濃度，設(shè)計(jì)了直接溶劑蒸發(fā)法制備成膜。將雙層膜結(jié)構(gòu)連接電極，用PDMS高彈體封裝，即得到