基于ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜的压电纳米发电机

采用简单的一步水热法合成了自支撑的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)@还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,通过旋涂法制备ZnO@rGO/聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性复合薄膜压电纳米发电机。研究结果表明,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能随ZnO@rGO掺杂质量先增大后减小,当ZnO@rGO的质量分数为3.0%时,输出电压可达9.06 V,输出电流可达0.74μA,与仅掺杂3.0%ZnO NRs的ZnO/PVDF纳米发电机相比,其输出电压和电流分别提高了120%和124%。当负载电阻为10 MΩ时,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机输出功率最大为5.79μW。经过4 000次循环测试表明,该文所制备ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能稳定。该纳米发电机可以监测人体行走和跑步姿势,记录运动次数。有望作为自供电压力传感器件植入可穿戴电子设备中。     

基于PVDF/GO纳米复合薄膜的柔性压电传感器

为了解决有机柔性压电传感器压电输出较小的问题,设计了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)掺杂氧化石墨烯(GO)的柔性压电传感器.介绍了该传感器的制备方法,对比了有无掺杂GO对传感器压电输出性能的影响,并且分别对它们进行了相关测试.结果表明,掺杂质量分数0.5％的GO后,PVDF中的p相结晶度提升了16.7％,且传感器具有更高...     

鱼明胶/BTO柔性复合薄膜的压电纳米发电机

基于压电陶瓷和压电聚合物组装的柔性压电纳米发电机(PNG),由于其较差的生物相容性和生物降解性,限制了其在可穿戴设备和植入设备等领域的应用。通过水基分散法制备了鱼明胶/钛酸钡(BTO)柔性复合薄膜PNG,其兼具良好的生物相容性和高压电输出特性。研究结果表明,当BTO掺杂质量分数为50%时,鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG的输出性能最优,输出开路电压可达约7.2 V,短路电流约为275 nA,比纯鱼明胶柔性薄膜PNG分别约提高了3.8倍和3.4倍,输出功率可达2.2μW,并且鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG经过2 000次循环敲击测试后,输出开路电压没有明显下降,柔性复合薄膜PNG的输出性能稳定。同时,将鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG贴合到手指关节处,可以对不同手指弯曲进行实时监测,表明该鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG具有良好的柔性和生物相容性,有望在可植入和可穿戴电子设备中得到广泛应用。     

PVDF压电薄膜在足底压力测量中的应用

根据测量的需要,该文将聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜应用于足底压力测量。以16点PVDF压电薄膜传感器阵列为例,详细介绍了PVDF压电薄膜的工作原理及其传感器阵列的制作过程,并设计出相应的信号调理电路,给出了实验测试结果。实验表明,PVDF压电薄膜具有较好的灵敏度、稳定性及重复性,能可靠采集到足底压力信号,适合于足底压力测量。     

PVDF压电纤维仿生柔性传感器水下传感特性研究

感知器官对于许多动物必不可少,尤其是生活在水下的生物。该文以聚偏二氟乙烯(PVDF)为材料,模仿水生动物海豹的触须设计制备了一种表面四电极PVDF压电纤维仿生柔性传感器。利用激振源测试所制备的传感器性能,包括输出不同的波形测试对不同激励的感知,对水动力的感知及对水下运动物体方向的感知。实验结果表明,该传感器对不同激励的感知性能很好,速度检测极限可达0.15 mm/s,且有良好的方向性检测能力,对水下情况感知的应用前景广。     

PVDF压电薄膜传感特性研究

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜是一种压电高分子材料,它具有独特的压电效应,被广泛应用于振动测量等各个领域。但对于压电薄膜在受到外加应力时其输出特性的研究较少。该文理论分析了PVDF压电薄膜的传感机理和电路等效模型;然后利用COMSOL软件进行仿真;最后实验研究了PVDF压电薄膜在不同激励振幅、激励频率及外加应力下的动态响应。研究结果表明,压电薄膜输出信号的幅值与薄膜振幅成线性关系,与所受外加静态应力无关。     

2×4阵列PVDF薄膜键盘设计

分析了聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜力传感器的响应特性和工作模式,提出一种基于PVDF压电薄膜的2×4阵列键盘设计方法.键盘由紧密结合的上电极保护层、单层压电薄膜和带有凹槽的一体化下电极基座构成.设计了以比较器为核心的按键检测电路,对相邻按键间及按键区与非按键区之间的干扰进行了测试.实验结果表明,该键盘灵敏度高,响应快,能可靠探测到按键区的压力信号.所设计的阵列PVDF薄膜键盘结构简单、轻薄,具有较好的应用前景.     

层叠式PVDF薄膜超声换能器及其频谱特性

提出了一种利用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜层叠的组合结构方案设计超声换能器,用以解决柔性薄膜超声换能器输入/输出信号增益低的问题;并通过理论推导及数学软件仿真给出了该结构换能器的幅频特性。利用仿真结果可估算出层叠式结构超声探头的增益、谐振频率和通频带与PVDF薄膜厚度及薄膜层数之间的对应关系。这对于缩短高频超声探头的设计周期,降低开发成本,提高探头转换增益及检测灵敏度都具有重要意义。     

基于PVDF压电传感器的微型扑翼机升力特性研究

采用一种新型方法测量微型扑翼机升力变化特性.在微型扑翼机机翼表面布置一矩形聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为传感器,根据PVDF输出信号判断微型扑翼机对应的升力变化,与传统扑翼机升力变化特性实验研究相比,该方法具有简单、快捷、准确等优势.同时该文研究了微型扑翼飞行器在水平放置及迎风状态时的升力特性曲线,探讨了扑翼频率、飞行速度及扑翼的迎角对扑翼飞行升力的影响.     

基于PVDF的枕形压电发电装置性能仿真分析

提出了一种枕形压电发电装置,为了解该压电发电装置的发电性能,该文对其进行了有限元仿真。结果表明,弹性金属基片厚度、弧形压电梁宽度及初始曲率半径的增加将引起压电发电装置压电薄膜输出电压的降低;弧形压电梁的长度及弹性模量比的增加将引起压电薄膜输出电压的不断升高;压电薄膜厚度的增加将使其输出电压先增大后减小;弧形压电梁内侧压电薄膜的输出电压都要大于外侧压电薄膜的输出电压,且铍青铜基片压电梁要优于钢基片压电梁。     

BaTiO_3压电薄膜的制备及其性能研究

利用旋涂技术,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液中掺入不同质量分数(30%,50%,70%)的钛酸钡(BaTiO_3)纳米颗粒,并将混合物均匀涂在洁净的硅片表面进行旋涂处理;加热固化制得压电薄膜,并对压电薄膜进行极化处理,分别运用扫描电子显微镜(SEM),X线衍射(XRD)仪分析薄膜表面和BaTiO_3粉末。实验结果表明,薄膜内部BaTiO_3分布相对均匀,且其中BaTiO_3纳米颗粒为四方相。设计振动能量采集测试系统测试分析薄膜的输出开路电压和供电能力,分别用单悬臂梁振动和激振器敲击的形式对压电薄膜的输出特性进行研究。压电薄膜的输出电压峰-峰值与BaTiO_3的质量分数具有高度的一致性,在w(BaTiO_3)=70%时,输出电压最高,对应的峰-峰值为3.50V。     

PVDF@AgNWs复合压电发电机的制备与性能研究

采用静电纺丝法和退火后处理工艺制备高β相含量的聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜,并通过复合银纳米线(AgNWs)形成导电网络来获得高性能PVDF@AgNWs压电发电机。研究了制备工艺(静电纺丝、退火)及AgNWs添加量对器件压电输出性能的影响,结果表明,电纺PVDF纤维膜经退火并控制AgNWs质量分数0.10%条件下,PVDF@AgNWs压电发电机在5 MPa压力下,可输出约114 V压电电压及约1.3×10^-7 A电流。该压电发电机具有良好的能量采集性能,可直接为电容器充电,并可驱动LCD显示模组,在自供电柔性可穿戴电子领域具有应用潜力。     

基于PVDF压电传感器的采摘机械手研究

针对目前果实采摘机械手无法准确自主判断抓取力度的问题,利用聚偏氟乙烯(PVDF)的压电敏感特性,研究出一种基于PVDF压电薄膜传感器的果实采摘机械手。通过采集PVDF压电薄膜传感器输出信号判断果实采摘机械手对应抓取力的变化,利用模糊控制理论控制电机实现果实抓取。同时加入过力保护功能,当测得的抓取力大于预设值时,机械手停止抓取。实验结果表明,基于PVDF压电传感器的采摘机械手能够可靠地实现果实抓取。     

基于PVDF的呼吸信号检测腰带研究

针对人体睡眠状态呼吸信号检测的重要性,基于聚偏氟乙烯(PVDF)的正压电效应,研制了一种呼吸信号检测装置。装置前端由PVDF压电薄膜和可伸缩腰带组成,为获得稳定的呼吸信号,在压电薄膜和腰带间引入弹性结构。针对传感器输出端呼吸信号提取,设计了高品质、灵活的信号处理电路。测试结果表明,该装置检测的呼吸信号波形以周期性形态呈现,稳定性好,满足实际检测需要。     

基于PVDF的呼吸信号检测腰带研究

针对人体睡眠状态呼吸信号检测的重要性,基于聚偏氟乙烯(PVDF)的正压电效应,研制了一种呼吸信号检测装置。装置前端由PVDF压电薄膜和可伸缩腰带组成,为获得稳定的呼吸信号,在压电薄膜和腰带间引入弹性结构。针对传感器输出端呼吸信号提取,设计了高品质、灵活的信号处理电路。测试结果表明,该装置检测的呼吸信号波形以周期性形态呈现,稳定性好,满足实际检测需要。     

PVDF压电传感器的性能研究

分析了聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）制作的具有触觉、滑觉、温觉的仿生皮肤传感器的结构，研究其压电特性，建立仿生皮肤的分析模型。     

聚偏氟乙烯有机压电薄膜超声换能器及其应用

本丈描述了聚偏氟乙烯(PVDF)有机压电薄膜超声换能器的结构设计、工艺要点、性能测试和有效的应用。 测试结果指出,PVDF超声换能器具有良好的宽带特性以及在直到10MHz频率范围的平坦的频率响应。 实验证明,利用铜背衬结构可以提高薄膜换能器的发射灵敏度和接收灵敏度。 若干应用预示,PVDF压电薄膜超声换能器在超声无损检测、超声成像和超声诊断等诸多应用领域有着广阔的前景。     

改性BaTiO_3/PVDF复合薄膜的制备及介电性能

对陶瓷颗粒表面进行改性是提高陶瓷/聚合物复合材料介电性能的重要途径。该文先后使用H2O2和硅烷偶联剂KH550对BaTiO3(BT)陶瓷颗粒表面进行了两次处理,采用简单的溶液共混及流延工艺制备了改性钛酸钡/聚偏氟乙烯(M-BT/PVDF)薄膜。结果表明,用H2O2和硅烷偶联剂KH550对BT颗粒表面进行改性能有效地改善BT与PVDF基质的界面结合,从而提高体系的介电常数。当掺入60%(体积分数)的BT时,复合薄膜介电常数提高到36(为纯PVDF的6倍),介电损耗为5%。     

压电薄膜新型测力传感器及其调理电路的研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为信息采集端并根据实际需要进行结构优化,制成搏击比赛用测力传感器模块。通过对比电荷放大器、射极跟随器、电压跟随器的性质及实际工作特点,最终设计了基于AD744KR运放的电压跟随器作为调理电路。再根据各自工作原理进行等效分析、模拟仿真,并最终实现制成工程样机达到研究目的。