立式结构可拉伸透明压电应变传感器的制备及性能开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

柔性应变传感器具有广泛的应用前景，由于在一定的拉伸变形时能保持稳定的导电性且兼具较高透光率，其不仅能够取代易碎且昂贵的铟锡氧化物透明导电薄膜,使传统光电器件具有拉伸、折叠和弯曲等形变能力，而且能够应用在可穿戴式电子器件和柔性生物医学电子器件领域中，是当前科学研究的国际前沿和热点之一。

综观现有研究，柔性透明导体的主要制备策略是在聚合物柔性基体上构建石墨烯、碳纳米管或金属纳米线等导电材料的网络结构[11]。根据网络结构的变形机制，柔性透明导体的导电网络结构可分为三类[11, 20]：基于导电材料相互搭接堆叠构建的“堆叠型”可拉伸结构；基于波浪形导电材料构建的“波浪形”可拉伸结构；二维或三维网状可拉伸结构。其中，“堆叠型”可拉伸结构在拉伸应变时导电网络的变化主要来自于导电材料之间的滑移，如银纳米线[12]或石墨烯片之间的相互滑移。“波浪形”可拉伸结构[14, 16,]的变形主要来自于波浪结构的舒张，它在低拉伸应变时，导电网络的波浪结构没有完全舒张，因此能够保持稳定的导电性，但在高拉伸应变时由于导电材料与基体的力学性能差异将导致导电材料从基体中脱离出来，从而造成可拉伸导体电阻的增大。二维或三维网状可拉伸结构能够承受一定拉伸应变的原因主要是导电网络的协同变形和柔性基体阻碍导电纤维断裂的作用，但这种结构仅能承受有限的拉伸应变。

总体而言，目前的压电应变传感器虽然已经有了相当程度的发展，可却仍不能兼具拉伸性能和透光性能的问题，无法满足其在电子皮肤、柔性人机交互设备和可穿戴设备方面的广泛应用需求，故而本课题决定设计具有多层堆叠立式结构的压电微纤维，尝试利用立式结构设计，从而在不降低透光性的条件下，提升其压电传感性能和变形性能。课题主要研究立式结构压电微纤维的制备及微观形貌表征，探索其多层结构和透光性、压电应变性能的关系，研究透明可拉伸压电传感器在监测人体关节变形行为方面的性能。

2. 研究的基本内容与方案

1.研究内容：

设计具有多层堆叠立式结构的压电微纤维，利用立式结构设计在不降低透光性的条件下，提升其压电传感性能和变形性能，进而使压电应变传感器能够兼具拉伸性能和透光性能，使得制备的压电应变传感器在一定程度上，能够满足其在电子皮肤、柔性人机交互设备和可穿戴设备方面的广泛应用需求。

2.研究目标：

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解可穿戴传感器的发展现状，针对现存问题提出实验方案并对其可行性进行调研和讨论，完成开题报告。

第4－6周：学习应变传感器的制备方法，并对其微观形貌进行控制优化。

第7－9周：研究立式结构压电微纤维的制备及微观形貌表征，探索其多层结构和透光性、压电应变性能的关系。

4. 参考文献（12篇以上）