基于透明柔性電極的可視化觸摸感知皮膚.pdf

1、電子皮膚一直是光電領(lǐng)域發(fā)展的前沿，它具有兩種最重要的特性，包覆不平整外表面和感知各種外界激勵(lì)。壓力感應(yīng)型電子皮膚常用壓變電阻、電容和壓電效應(yīng)三種轉(zhuǎn)換方法，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由外部電學(xué)探測儀器顯示壓力信號(hào)。光信號(hào)作為一種更直觀的信號(hào)表達(dá)方式可以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)良的人機(jī)交互，但目前能夠?qū)毫π盘?hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為人類可感受的可見光亮度的電子皮膚卻鮮有研究。壓力可視化的電子皮膚，對(duì)于電極性能提出了更高的要求，作為電極材料需要具有良好的的導(dǎo)電特性，作為

2、人造皮膚需要具備輕薄柔軟耐彎折的高機(jī)械穩(wěn)定性，同時(shí)為了能觀測到較好的可視化光響應(yīng)，要求電極材料具有良好的高透光性，此外還要兼顧易加工特性。以摻錫氧化銦（Indium Tin Oxides，ITO）為代表的傳統(tǒng)陶瓷基透明電極材料由于具有成熟的工藝與優(yōu)良的性能，一直是市場上最被廣泛使用的透明電極。然而，ITO中主要成分銦的資源短缺與毒性、ITO固有的陶瓷脆性、生產(chǎn)過程中的高溫環(huán)境等因素，決定了其在人造皮膚等此類柔性光電器件上應(yīng)用的極大限制。

3、而包括銀納米線（Ag nanowires，Ag NWs）、碳納米管、石墨烯、導(dǎo)電高聚物在內(nèi)的新興柔性透明電極展現(xiàn)出其特殊的性能，使它們成為了柔性器件中透明電極的有利競爭者，尤其是目前銀納米線不僅已經(jīng)展現(xiàn)出優(yōu)于ITO的光電性能，并且因?yàn)槠鋬?yōu)越的可柔性成為了本論文的研究對(duì)象，基于銀納米線透明電極，設(shè)計(jì)了壓力可視化的的觸摸感知皮膚，主要研究成果如下：
　?。?）優(yōu)化傳統(tǒng)的多元醇法一步合成長徑比高達(dá)1000的銀納米線并進(jìn)行提純得到純凈無雜

4、質(zhì)的高質(zhì)量銀納米線墨水。將銀納米線墨水刮涂在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，PET）上制備柔性透明導(dǎo)電的Ag NWs/PET薄膜。通過室溫等離子體處理后的Ag NWs/PET薄膜透過率91％，方阻22Ω/sq，在不同的彎曲角度下，其導(dǎo)電性基本維持不變，經(jīng)過2000次彎曲測試后，薄膜的導(dǎo)電特性基本不變，表明Ag NWs/PET薄膜具有優(yōu)良的抗彎折性與機(jī)械穩(wěn)定性。
　?。?）將Ag NWs/P

5、ET柔性透明導(dǎo)電薄膜透與直徑為6-9μm的閃鋅礦型結(jié)構(gòu)ZnS:Cu顆粒相結(jié)合研制出柔性雙面顯示的交流電致發(fā)光薄膜,測試其光致發(fā)光光譜并探討了電致發(fā)光機(jī)理。柔性雙面顯示的交流電致發(fā)光薄膜發(fā)光穩(wěn)定，發(fā)光強(qiáng)度與所加載的交流電壓、頻率呈正相關(guān)關(guān)系。
　?。?）在雙面透光的柔性交流電致發(fā)光器件基礎(chǔ)上，將錐形微結(jié)構(gòu)應(yīng)用到發(fā)光層中，制備發(fā)光亮度隨壓力增大而增強(qiáng)的觸摸感知皮膚并且根據(jù)簡化電路解釋其工作原理?；谌嵝酝该麟姌O的觸摸感知皮膚，具有快速