一種壓電壓阻雙層復(fù)合柔性觸覺傳感單元的制備及測試研究.pdf

1、觸覺是自然界多數(shù)生物從外界環(huán)境獲取信息的重要形式之一，也是人類的基本感知能力之一。一些肢體殘疾的人群必須通過植入觸覺感知器的假肢手去重新獲取這種能力。隨著觸覺傳感技術(shù)和機(jī)器人智能的快速發(fā)展，模擬人手功能的觸覺傳感器近年來已成為研究的熱點(diǎn)。國內(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，設(shè)計制備一種新型的、柔性的、能同

2、時實(shí)現(xiàn)動靜態(tài)檢測的觸覺傳感單元。文章提出了一種人手感知簡化模型，基于此模型利用壓電材料和壓阻材料制備雙層薄膜復(fù)合的柔性觸覺敏感單元。
　　本文對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)計了詳盡的制備流程。針對柔性觸覺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，通過有機(jī)溶劑DMF互溶聚合。先經(jīng)過純的MWNT薄膜樣本制備測試證實(shí)了其優(yōu)良的壓阻性能，并提出體現(xiàn)壓阻靈敏度的Gaugefactor的計算方法，后又通過在強(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)滲流模型分析計算得到MwNT的摻雜濃度，設(shè)計了直接溶劑蒸發(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