聚偏二氟乙烯纳米带的制备与性能研究开题报告

 2021-08-14 01:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1目的及意义

人类获取外界信息,必须借助于感觉器官。但在研究自然现象和规律以及生产活动中,单靠人类自身的感觉器官已经远远不够了。为了适应这种情况,人类就开始了探索,于是就出现了传感器。可以这么说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。

压电式传感器由于具有响应频带宽、灵敏度高、反应时间短、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等优点,在诸多行业中得到了广泛的应用,如工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等许多技术领域。随着全球人口数量增加、人口老龄化的加重以及环境的污染,健康成为人们日益关注的话题,可穿戴健康设备、生理信号检测、肢体运动检测、电子皮肤等智能应用领域得到了快速的发展,同时对压电传感器的柔性和可拉伸性有了更高的要求。柔性和可拉伸性不够是现阶段的压电材料普遍存在的一个问题,因此提高材料的柔性和可拉伸性成为了压电材料发展的一个趋势。

聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,pvdf)[1]是一种半结晶的高分子聚合物,具有优良的压电性能,组成单元为ch2=cf2,与乙烯的结构相似,它是由两个氟原子代替乙烯中的两个氢原子构成的。当pvdf以均聚物存在时,大部分pvdf链为规则的结构,即ch2和cf2交替出现,但是通常聚合过程不是完全规则的,因此,聚合物中会存在偶然产生的颠倒的单元,这种缺陷组在聚合过程中的存在对聚合物晶体结构产生影响,进而对聚合物压电特性有着重要的影响。pvdf结晶度大约在55%,分子量为2.5-10×105。熔融温度165-185 ℃,玻璃转化温度为40 ℃,薄膜拉伸强度49 mpa-59 mpa,伸长率300%,在室温下pvdf具有很好的机械性能。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究目标

通过电纺直写技术和基体预拉伸法制备出pvdf皱折微纳米带结构,得到一种线性度良好、敏感度较高且高度可拉伸(200%)的压电传感器。

2.2研究内容

1)面外弯曲纳米带结构的制备与调控

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3. 研究计划与安排

第1-3周,查阅相关文献,确定实验方案,完成开题报告。

第4-5周,收集资料,准备原材料。

第6-10周,完成pvdf立体皱折微纳米结构的制备与调控修饰。

第9-12周,完成纳米带结构调控对拉伸性能、压电性能的影响。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]苏源哲.电纺直写pvdf纳米纤维的压电特性及其在微压力传感器中的应用研究[d]厦门:厦门大学,2013

[2] j pu,x yan,y jiang,c chang,et al. piezoelectric actuation of direct-write electrospun fibers [j]sensors actuators a physical,2010,164(s1-2):131-136

[3] b mohammadi,aa yousefi,sm bellah. effect of tensile strain rate and elongation on crystalline structure and piezoelectric properties of pvdf thin films[j]polymer testing,2007,26(1):42-50

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