阵列型ZnO/P(VDF-TrFE)柔性压电材料的层次化构建及触觉传感特性研究

基本信息
批准号:61801403
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:邓维礼
学科分类:
依托单位:西南交通大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄婷,靳龙,闫成,杨涛,张鹤鹏,王子兴
关键词:
微纳图案化穿戴式传感器ZnO阵列压电复合材料柔性电子皮肤
结项摘要

Due to the advantages of fast response, high sensitivity and good linearity, the piezoelectric sensor has a good application prospect in the field of electronic skin tactile sensing. The complementary use of high electrical properties of piezoelectric ceramics and good mechanical flexibility of piezoelectric polymer combined with micro/nano pattern modification technology allows us to construct a tactile sensor based on hierarchical ZnO/P(VDF-TrFE) composites supported on the flexible substrate, and hence simultaneously reconcile the contradiction between electrical properties and mechanical flexibility of piezoelectric tactile sensor. The present research focuses on the hierarchical design of ZnO/P(VDF-TrFE) piezoelectric composite materials and the fabrication of flexible devices. We will study the effect of hierarchical structure design on the piezoelectric properties and mechanical properties of the composites, investigate the relationship between the parameters of micro/nano pattern and the electrical properties of the laminate, reveal the synergistic effect of piezoelectric properties between piezoelectric ceramics and polymers, and further clarify the mechanism of controling the electrical properties and mechanical properties of piezoelectric composite materials through micro/nano pattern modification, which will provide a guidance and reference for the design of new flexible electronic skin tactile.

压电式压力传感器由于响应速度快、灵敏度高、线性度好等优点,在电子皮肤触觉传感领域表现出良好的应用前景。本项目针对压电式触觉传感器电学性能与力学柔韧性相互矛盾的关键问题,立足于ZnO/P(VDF-TrFE)压电复合材料的层次化设计及柔性器件制备,综合利用ZnO纳米棒有序阵列的高电学性能和聚合物的强力学柔韧性,并结合微纳图案修饰技术,研制基于层次化ZnO/P(VDF-TrFE)压电复合材料的柔性触觉传感器阵列。项目将系统研究具有3D层次结构的微纳图案化ZnO/P(VDF-TrFE)柔性压电复合材料的可控构筑,深入分析ZnO纳米棒有序阵列与P(VDF-TrFE)的界面作用关系,揭示不同维度ZnO与聚合物间的力电耦合协同作用规律,阐明微纳图案化设计和层次化复合结构构建对提升ZnO/P(VDF-TrFE)复合材料压电性和力学柔韧性的调控机理,从而为柔性电子皮肤触觉传感器设计和制备提供一定的科学依据。

项目摘要

针对压电式触觉传感器电学性能与力学柔韧性相互矛盾的关键问题,本项目综合利用ZnO纳米棒有序阵列的高电学性能和聚合物的强力学柔韧性,并结合微纳图案修饰技术,研制了基于层次化ZnO/P(VDF-TrFE)压电复合材料的柔性触觉传感器阵列。本项目系统地研究了具有3D层次结构的微纳图案化ZnO/P(VDF-TrFE)柔性压电复合材料的可控构筑,深入分析了ZnO纳米棒有序阵列与P(VDF-TrFE)的界面作用关系,揭示了不同维度ZnO与聚合物间的力电耦合协同作用规律,从而为柔性电子皮肤触觉传感器设计和制备提供一定的科学依据。项目执行过程中发表SCI论文12篇,其中ESI热点论文1篇,ESI高被引论文4篇,封面论文2篇,申请国家发明专利5项,获授权3项,参加国际及国内学术会议12人次,培养博士生2人(1人已毕业)、硕士生5人(2人已毕业),达到了项目预期的研究目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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