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隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,智能傳感器越來(lái)越受到社會(huì )各界的重視?;谌嵝钥衫煳㈦姌O薄膜應變傳感器是一款可感知物體表面受到拉力作用后應變大小的電子器件,它能夠貼附在不光滑、不平整的表面,在智能機器人、人工皮膚、可穿戴式電子設備等研究領(lǐng)域有著(zhù)非常廣泛的應用。金具有良好的電學(xué)性能,可與柔性基底的結合獲得具有可拉伸性能、信號穩定的柔性傳感材料,為柔性可拉伸薄膜應變傳感器的制備和性能提高提供了一個(gè)新的思路。
本論文以制備和優(yōu)化柔性可拉伸微電極薄膜應變傳感器的性能為目標,開(kāi)展了金薄膜微觀(guān)形貌對傳感器導電性能影響的機理研究,提出了等效電阻網(wǎng)絡(luò )模型,并通過(guò)實(shí)驗數據對該模型進(jìn)行了驗證。在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上以不同條件濺射沉積導電金薄膜,制備柔性可拉伸微電極,然后對制備出的電極進(jìn)行拉伸測試,通過(guò)數據的整理和分析研究了電極的電阻V.S.應變特性,并結合金薄膜微觀(guān)形貌圖對比了不同工藝和不同實(shí)驗條件下電極的拉伸率、穩定性、線(xiàn)性度等參數?;诘刃щ娮杈W(wǎng)絡(luò )模型理論,分析了在拉伸測試過(guò)程中電極金薄膜的微裂紋形貌對正電阻-應變特性(PSCR)的影響。
通過(guò)理論與實(shí)驗相結合,發(fā)現金薄膜與柔性基底的結合的電阻V.S.應變特性與金薄膜表面的微觀(guān)形貌有關(guān),在一定的拉伸范圍內(100%),當微裂紋未擴張到最大尺寸,電阻隨著(zhù)應變的增大而增大;而當金薄膜微裂紋擴張到貫穿整個(gè)金薄膜的尺寸時(shí),電極上導電通路就被切斷,電阻不再隨應變的增大而發(fā)生變化?;诮鸨∧ぴ谌嵝曰咨系碾娮鑆.S.應變特性,做出一種新型的可用于機器人人工皮膚的柔性可拉伸微電極薄膜應變傳感器,對傳感器的基本性能參數進(jìn)行了初步測試,實(shí)現了對應變的實(shí)時(shí)測量。