纺织导报-柔性复合型导电高聚物传感器的设计.pdf
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1、前沿技术 3 3A 3 与A 4 的织物结构对于芯吸速率的影响 3 3 1A 3 与A 4 的孔径分布的比较 承 一 蕊 羞 上 龌 8 3 4 4 1 7 2 7 8 2 0 91 6 7 1 3 9 1 1 9 1 0 49 2 7 8 3 47 5 86 9 5 “25 9 石5 565 2 1 毛细孔范围( 岬) 图2A 3 与A 4 的孔径分布曲线 如图2 所示,A 3 毛细管范围分布在5 2 1 8 3 4 “m 范 围,A 4 则分布于5 5 6 8 3 4 m 范围内。两个样布的孔 径分布特征有相似之处,二者均在4 1 7n m 孔比例达极大 值。小干4 1 7u m 的毛细管
2、范围内,它们的分布趋势均是先 递减再略微递增。 3 3 2 毛细孔分布对于芯吸速率的影响 在较细的毛细管范围5 2 1 一1 1 9p m 内,A 3 所占比 例是2 3 9 ,A 4 是2 0 6 ,A 3 比A 4 的细毛细管多,而 较粗毛细管则相当。比较相同材质的A 3 、A 4 ,其纱线线密 度差异相同,但两组的内外层经密、纬密之差分别不同, A 4 的内外层的经纬密与A 3 的内层经纬密相当,所以其外 层纱线与纱线之间的孔隙的细毛细孔仅比内层稍微细一些, A 3 的外层与内层的经密之差大于A 4 的外内层的经密之 差,A 3 的外层与内层的纬密之差也大于A 4 的外内层的纬 密之差,
3、所以A 3 外层纱线与纱线之间的孔隙明显偏小。根 据式( 4 ) ,A 3 的外层对内层的毛细管内液一气弯曲界面 的拉动力增强。所以A 3 的芯吸速率比A 4 快,上述分析也 可以解释实验结果。 4 结论 利用精密电子天平组装的等液位分段快速响应毛细液 体测试装置可以对垂直于织物方向的毛细孔径及快速芯吸 速率进行同步动态测试,进而得到微米级织物孔隙分布及 同步响应动态芯吸速率,能够较好地定量分析织物中水分 传输和双层织物组合的差动毛细作用机制。 实验和理论分析表明,内层织物的纱线线密度越大, 经纬密越小,外层纱线线密度越小,经纬密越大,则该组 和织物形成的正附加压力差越大,芯吸速率越快。国晒
4、9 2 参考文献( 略) 目前广泛应用于纺织领域的传感器主要有光纤、压电 等传统的传感器,但是这些传统的传感器与纺织品兼容性 较差,因此,柔性传感器越来越引起人们的重视,如应用 于滑翔伞,能随伞篷布变形且可测试篷布所受张力大小的 传感器。应用场合的特殊性要求这种传感器具有灵活、轻 质和敏感的基本特性,同时对传感器自身强度也有较高的 要求。 炭黑作为填料在聚合物基导电复合材料上的应用最为 广泛,因为它不仅价格低,添加量少,导电性也好,而且 炭黑不易氧化,因而广泛取代金属粒子作为导电填料用在 导电聚合物上。而选择热塑性弹性体s B s 橡胶作为基体聚 合物的理由是,该材料具有良好的弹性,其生产过程
5、和大 多数热塑性材料相同,操作简单,易于成型。因此,本实 验选取炭黑填料作为导电材料、S B S 橡胶作为基体聚合物 设计一种复合型导电聚合物传感器( c P C ) 以测试滑翔伞 篷布在滑翔过程中所受张力的大小。 1 实验 1 1 实验原料 苯乙烯一丁二烯一苯乙烯( s B s ) :具有两相结构, A 1 p h aG a r y 公司提供;炭黑:平均粒径为l8n m ,由 D e g u s s ac o r p 公司提供;滑翔伞篷布:尼龙面料,平方 米克重为4 2g m 2 。 1 2c P c 制备 采用溶剂法制备c P C 材料。将s B s 基体、炭黑粉末、 氯仿、二甲苯分别加入
6、到由丙酮溶液清洗过的锥形瓶中混 合,干5 5 条件下搅拌5h 使炭黑粉末能够均匀分散在聚 合物基体中。完成后移去冷凝设备,室温条件下冷却待用。 1 3c P c 导电性测试 将装有c P C 材料的模具加热至2 0 0 ,加热5m i n , 然后加压并用冷水使模具降至室温。取出后制成尺寸为 2 0 m m 1 9 m m 1m m 的c P C 样品,置于两个铜电极中 间,用万用表测量样品的电阻值,实验装置如图l 所示。 1 4 涂层 将C P c 薄膜涂层在尼龙织物上,在其两端连接铜导线 制成织物样本,并在薄膜表面涂上一层保护乳胶。整个传 感系统的最终尺寸为1 1 0 m m 1 0 m
7、m 4 6 U m 。 作者单位:张奕,东华大学纺织学院,东华大学纺织面料技 术教育部重点实验室;俞建勇,东华大学现代纺织研究院,东 华大学纺织面料技术教育部重点实验室;C e d r i cC o c h r a n e , L a b o r a t o i r ed eG n i ee tM a 话r i a u xT e x t i l e s( G E M T E X ) 。 纺织导报C h i n aT e x I i l e L e a d e r 2 0 0 8N o 8 勰M 撕挖8 4 0 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase
8、 from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 为 了解决传统传感器不能与织物很好集成的问题,设计了一种应用在滑翔伞篷布上的能够测量 滑翔伞布受力的柔性复合型导电聚合物传感器,用溶剂法制备炭黑添加型聚合物基的复合材 料,并经电阻率的测试实验得到最佳炭黑含量,通过实验找到织物受力与传感器导电性之间的关系。 T h i sp a p e ri n t r o d u c e sas n l a r tn e x i b l es e n s o ra d a p t e dt ot e x t i l es t r u c t u r e s 。a
9、b l et om e a s u r et h e i rs t r a i n d e f o r n l a t i o n s An e wm e t h o di si n v e s t i g a t e di np r e p 撕n gt h ec o n d u c t i v ep o l y m e rc o m p o s i t e 。w h i c hi sb a s e d o nat h e r m o p l a s t i ce l a s t o m e r ( E v o p r e n e ) c a r b o nb l a c kn a n o p
10、 a n i c l ec o m p o s i t e T h eo p t i m i z a t i o no ff i l I e r c o n c e n t r 州o ni sf o u n db yt h ee l e c t r i c a le x p e 打m e n t a t i o n T h es e n s o ri st h e ni n t e g r a t e do nat h i n ,l i g h t w e i g h t n y l o nf a b r i c 。a n dt h ee l e c t r o m e c h a n i c
11、 a lc h a r a c t e r i z a “o ni sp e 舶r m e dt od e m o n s t r a t em ea d a p t a b i l i t ya n d m ec o n e c tf u n c t i o n i n go fm es e n s o ra s as t r a i n2 a u g eo nt h ef a b r i c 前沿技术 柔性复合型导电高聚物传感器的设计 D e S i g n0 ff I e X m l eC 0 n U C t i V eP O I V m e rC 0 m 皿0 S i t eS e n
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