一、我国研制成功纳米压力传感器（论文文献综述）
李思明[1]（2021）在《基于蜂巢组织一体成型的柔性压力分布传感织物及性能研究》文中研究说明随着纺织品的不断创新,智能性纺织材料越来越多。采集环境信号的纺织传感材料是一种重要的智能纺织品,近年来倍受关注。除了传感功能外,纺织传感材料还展现出轻质、低模、高弹、亲肤等特征,在健康监测、智能医疗、康复训练和智慧养老等领域中有着独特的应用优势。然而,纺织传感材料灵敏度低、力学性能差、重复性低、稳定性不高,制约着纺织传感材料的直接应用。因此,设计和开发高性能纺织传感材料已经成为重要的研究方向。蜂巢织物是一种单层却有立体效果的机织面料,是构建柔性力学传感材料的优良载体。本课题首先研究了蜂巢织物的结构特点、形成机理,通过在蜂巢组织内排列导电与非导电纱的位置顺序,制备了基于电容阵列原理的压力分布传感器,并对织物中所使用的经纬纱以及导电纤维、织物形貌进行了表征;然后对所制备的蜂巢织物物理性能进行了测试与对比,包括透气性、保暖性、吸水性、透湿性、抗弯性、压缩性和拉伸性。此外,根据蜂巢织物独特的立体结构构建了电容式压力传感模型,利用数学公式分析蜂巢织物电容传感的工作原理,并对其特征参数进行了研究,包括灵敏度、线性度、测量范围和重复性等;最后,通过自主设计的软硬件信号采集系统测试传感织物的交织点在不同压力下电容变化和基于电容阵列的压力分布变化,同时,利用织物传感器在不同应用环境下进行了应用测试和分析。实验结果表明,蜂巢组织单元内的纱线浮长同时增加或减少,形成两面倒金字塔和内部空间四面体的立体结构。当织物含有弹性纱线时,立体效果更明显。增加织物密度会导致织物结构更紧密,厚度和克重更大。此外,织物中引入弹性纱和碳纤维均会导致织物的克重增大,对蜂巢织物的基本特征以及形貌产生较大影响。舒适性指标方面,使用弹性纱和增加纬纱密度均会导致织物厚度增大,织物的透气性和透湿性减小,保暖性和吸水性提升。力学性能方面,弹性纱增加了织物厚度,降低了织物对压缩响应的敏感度。随着织物密度增加,蜂巢织物的抗弯性能增加,提高了织物的断裂强力。与无弹性纱蜂巢织物相比,有弹性纱蜂巢织物具有更高的经纱强度,并且由于弹性纱线和蜂巢立体结构的存在,蜂巢织物在纬纱方向上的拉伸长度可达到原长度的5-15倍。传感性能方面,蜂巢织物压力传感器在施加低压力范围内（<10 k Pa）,灵敏度GF值达0.045 k Pa-1。此外,该传感织物具有低迟滞性、快速响应时间以及良好的重复性和稳定性。通过测试织物传感器单交织点在不同压力下的电容变化,证明该柔性电容传感器可以检测各种压力应用场景,如手指按压、握手和重物放置。此外,蜂巢织物可构建电容阵列结构,用于测试不同重量物体压缩下的压力分布,并且电容峰值随着重量的增加而增大,能够成功监测各类加载情况下的压力分布。蜂巢织物压力传感器制备工艺简单,一体成型而成本低,信号输出稳定,性能优良,易产业化,未来可在健康监测、医疗器械、人机界面和电子皮肤等领域具有广阔的应用前景。
陆元超[2]（2021）在《农业物联网中低功耗传感器的新型供能器件的研究和制备》文中认为为了推进与完善我国的农业现代化,农业物联网被列为现代农业的核心发展方向之一。农业物联网是一种基于对农作物环境、生理参数进行感知监测、传输与分析,得出调控命令并执行以实现农田精细化、智能化、自动化管理的技术,包括农田参数感知监测层（传感器）、农田参数信号传输层（信号传输器件）以及系统应用层（系统决策与执行器）。其中,对环境、生理参数进行感知监测的各类传感器是农业物联网的基础。在农业物联网中,为保证传感器的正常工作,需要大量供能器件包括电池与电路。这些供能器件能否稳定运行将影响农业物联网的可靠性与稳定性。随着低功耗传感器的发展、能源危机的临近、绿色发展理念的逐渐深入以及生态文明建设的不断推进,人们对农业物联网中低功耗传感器的供能器件提出了新的要求,包括:小型化与集成化、低能耗（低化石能源消耗）、绿色等。此外,为了获取更多类型的农作物生理参数,人们对非规则结构处（如植物茎干、叶片表面等）低功耗传感器的供能需求逐渐上升。然而,传统供能器件难以满足上述要求。因此,本论文将以农业物联网中低功耗传感器的新型供能器件作为研究目标,对新型储能器件与新型能量收集转换器件进行研制,以满足柔性、小型化与集成化、低能耗、绿色等需求。本研究主要研究内容与研究结果如下所示:（1）基于PEDOT:PSS的柔性复合储能电极的研制本研究研制了一种基于PEDOT:PSS的柔性复合储能电极以满足农业物联网对非规则结构处低功耗传感器的供能需求。该柔性复合储能电极由柔性、高导电性、高电容性能的PEDOT:PSS与高稳定性、低导电性的2H MoS2纳米片复合而成。结果表明:在电极制备与浓硫酸后处理过程中,MoS2纳米片的晶体结构基本保持不变,复合电极中PSS链含量大幅降低;当2H MoS2纳米片/PEDOT:PSS质量比为10%时,2H-P-H-10复合电极具有最高电容性能,为89 F g-1@0.1 A g-1,说明该复合电极具有高的电容性能;在低质量比（2H MoS2纳米片/PEDOT:PSS≤10%）时,1T和2H MoS2纳米片复合电极电容性能基本相同;而在高质量比（20%-40%）下,1T MoS2纳米片复合电极电容性能高于2H MoS2纳米片复合电极,说明2H MoS2纳米片电容性能的主要影响因素是复合电极的导电性;经4000次恒电流充放电（GCD）循环,2H-P-H-10复合电极的电容保留率达到98%,说明该复合电极具有长使用寿命和高稳定性;最后,基于2H-P-H-10复合电极制备出三明治型超级电容器,分别置于植物叶片、茎干表面,并实现对低功耗LED的持续供能。综上,2H-P-H-10复合电极是一种柔性、高性能的储能电极,在农业物联网中非规则结构处低功耗传感器的供能上具有较大应用前景。（2）基于石墨烯的柔性小型化储能器件的研制为了在（1）的基础上进一步提升储能器件的小型化、集成化程度以便批量生产,本研究研制了一种柔性、高性能、非对称的平面叉指微型超级电容器（Micro-supercapacitor,MSC）。FGO-FrGO MSC由电化学剥离得到的表面功能化氧化石墨烯（Functional graphene oxide,FGO）纳米片与化学还原得到的表面功能化还原氧化石墨烯（Functional reduced graphene oxide,FrGO）纳米片复合而成。结果表明:FGO与FrGO纳米片表面含有丰富的官能团,且两种纳米片表面官能团存在差异;在弯曲、扭曲下,FGO-FrGO MSC表现出良好柔性;FGO-FrGO MSC最大面积比电容为7.3 m F cm-2@5 m V s-1,说明FGO-FrGO MSC具有高电容性能;经5000次GCD循环,FGO-FrGO MSC的电容保留率为100%,说明FGO-FrGO MSC具有长的使用寿命与优良的循环稳定性;最后,制备出“三串三并”MSCs置于植物叶片表面,对农业物联网中的低功耗温湿度传感器进行持续供能。综上,FGO-FrGO MSC是一种柔性、高性能、小型化的储能器件,具有极大前景被用作农业物联网中与低功耗传感器进行集成的小型化供能器件。（3）雨水能量收集转换的滤纸基水驱动纳米发电机的研制（1）（2）中研制的储能器件,难以解决农业物联网对化石能源高消耗的问题。为了收集转换雨水能量,以满足农业物联网中低功耗传感器的低能耗要求,本研究研制了一种滤纸基纳米发电机（Filter paper-based nanogenerator,FPNG）对雨水能量进行收集转换。结果表明:滤纸与改性MWCNTs墨水浆料的表面Zeta电位分别为-25 m V与-54.7 m V,均为负电位,说明滤纸上阴离子可通过静电吸附作用与雨水中阳离子构建出双电层且改性MWCNTs墨水浆料涂布在滤纸表面将增强滤纸对雨水中阳离子的吸附能力;将1 m M Na Cl溶液以20 m L h-1注射速度逐滴滴落到放置角度为75°的定量中速滤纸FPNG表面,FPNG将产生最大流电压,所产生的流电压、流电流与功率分别为每滴2.09±0.121 m V、4.75±0.0725 n A和9.91±1.39 p W;使用FPNG对雨水能量进行收集转换,得到的流电压、流电流与功率分别为每滴0.698±0.0056 m V、3.3±0.55 n A3和2.4±0.65 p W;最后,置于植物叶片表面的FPNG可以实现对雨水能量的收集转换和对不同雨量具有不同流电压响应。综上,本研究验证了滤纸基纳米发电机对雨水能量收集转换的可行性。所制备的FPNG可以为农业物联网的低功耗传感器提供一种基于雨水能量收集转换的供能器件。（4）普鲁兰多糖复合膜摩擦纳米发电机（TENG）的研制为了在（3）的基础上降低农业物联网对低功耗传感器进行供能而产生的环境影响,以及探究天然生物高分子材料在能量收集转换器件上的应用,本研究研制了一种普鲁兰多糖复合膜TENG。该膜的制备方法简单、绿色。结果表明:普鲁兰多糖复合膜是透明的且具有柔性;当添加牛血清白蛋白（BSA）、羧甲基纤维素（CMC）与丙三醇（GLA）后,普鲁兰多糖复合膜的拉伸性能得到了明显提升;掺杂添加剂后,普鲁兰多糖复合膜TENG的电学性能得到显着提升,其中,无添加的普鲁兰多糖膜（P-P）TENG的开路电压最低,为43 V;而Na F掺杂的普鲁兰多糖复合膜（F-P）TENG的开路电压最高,为79 V;当负载电阻约为7 MΩ时,P-P TENG具有最大输出功率密度,为41.7 m W m-2;在1000 s长时间循环测试中,P-P TENG的开路电压基本保持不变;在5次循环利用中,P-P TENG的开路电压基本相同;利用P-P TENG成功点亮了29个LED串联阵列以及基于F-P TENG实现了对人手部弯曲动作的感知监测;最后,置于植物叶片表面的P-P TENG成功收集转换了风吹动叶片产生的机械能,并将P-P TENG收集转换的能量用于对（2）中所研制的“三串三并”MSCs充电,从而实现对植物附近低功耗温湿度传感器的持续供能。综上,该柔性、高性能、可循环利用、绿色的普鲁兰多糖复合膜TENG实现了对农业物联网中绿色能量（农业系统中无序微小的机械能）的收集转换,为农业物联网中低功耗传感器提供一种绿色供能器件。
王增效[3]（2021）在《聚间苯二甲酰间苯二胺导电纤维的制备及其性能研究》文中指出20世纪60年代,杜邦公司成功研制了首款商品化的聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）纤维（商品名:Nomex）,PMIA纤维的研发成功是世界化学纤维发展史的重要里程碑。PMIA纤维具有良好的力学性能,优异的自熄阻燃性能及出色的耐热、耐化学腐蚀性能,作为防护材料被广泛应用于防护服和高温烟气过滤材料等领域。虽然,PMIA纤维的阻燃及耐高温性能出色,但PMIA纤维本身所固有的优异绝缘性能使其制品在使用过程中极易产生静电火花。在高温过滤、消防防护、油气田及加油站等行业中,静电火花的产生极易造成火灾和爆炸等安全事故,因此需要相应过滤及防护面料具备抗静电或导电性能。但目前商品化的PMIA导电纤维产品鲜有报道,产业化导电纤维的基材多为锦纶等通用纤维,其熔点偏低,远远不能满足200°C以上的高温应用需求。PMIA导电纤维兼具导电、阻燃、质轻、耐高温等优良性能可广泛应用于高温烟气过滤、抗静电防护服和智能纺织品等领域。常见的纤维导电改性方法包括导电填料共混法、化学镀法、气相沉积法及表面涂敷法等。其中,导电填料共混法中的共混导电填料往往在基体中分散性不佳,从而造成纤维拉伸强度的显着下降;气相沉积法在纤维表面沉积的涂膜往往不完善且导电性能一般,并且成本较高,很难实现产业化;表面涂敷法制备的导电纤维的金属涂层和纤维基体之间结合力往往较弱,涂层易脱落且分布不匀。所以,如何在保持PMIA纤维固有的力学性能和较低生产成本的基础上提高其导电性能是一个关键问题。在诸多导电纤维的制备方法之中,化学镀法工艺较为简单、生产成本适中、几乎不损害纤维固有的力学性能并且可应用于化学镀覆的金属种类繁多,因而特别适合PMIA导电纤维的工业化生产。但是,PMIA纤维表面惰性大、无活性反应基团,同时在传统的化学镀过程中,钯活化工艺成本昂贵、工艺繁琐且环境成本高,是通过化学镀法制备PMIA导电纤维的所需解决的另一个难题。基于以上问题,本论文着重研究了无钯活化预处理工艺,利用银纳米材料对PMIA纤维表面进行活化预处理,确保在不损害PMIA纤维原有的力学性能的基础上,通过化学镀镍法制备表面金属化的PMIA导电纤维,并针对所制得的PMIA导电纤维进行潜在的应用探究。此外,利用PAN分子链中腈基基团（-CN）对铜的硫化物中的金属铜离子较强的螯合吸附作用,探究了无需贵金属活化预处理条件下,直接通过共混纺丝制备表面金属化PMIA导电纤维的可能性。具体研究内容及结果如下:（1）采用银纳米粒子（AgNPs）催化化学镀法制备PMIA导电纤维（两步活化法）基于DMSO对PMIA纤维表层的溶胀作用,制备AgNPs/DMSO分散液对PMIA纤维进行表面活化改性。首先,利用“水热法”制备AgNPs,然后,配制AgNPs/DMSO分散液对PMIA纤维进行表面活化处理,得到较好的活化改性效果。其中,最佳的活化预处理条件为80°C下处理8 h,可在PMIA纤维表面构建有效的AgNPs催化涂层。通过SEM、XRD、XPS、TG及万用表等测试方法对制备的PMIA导电纤维样品的形貌、结构、热稳定性及导电性能等进行表征。结果表明,最优条件时所制备的Ni-Ag-PMIA复合纤维表面金属镀层镀覆均匀,呈现出明显的银灰色金属光泽且展现出良好的导电性,体积电阻率为2.87*10-3Ω·cm。（2）采用聚左旋多巴胺@银纳米粒子组装体（DOPA@AgNAs）催化化学镀法制备PMIA导电纤维（一步活化法）基于多巴胺对银离子的螯合吸附及还原特性,采取改进的一步活化法,利用制备的DOPA@AgNAs对PMIA纤维进行表面活化改性处理。首先,在室温下利用DOPA/[Ag（NH3）2OH]混合水溶液通过“一锅法”对PMIA纤维进行表面活化处理,在PMIA纤维表面黏附一层具有催化活性的DOPA@AgNAs催化涂层,随后采用化学镀镍法制备PMIA导电纤维（Ni-DOPA@AgNAs-PMIA）。介绍了DOPA@AgNAs的成型机理,并随后通过TEM、XPS和XRD等测试表征以及参比实验对其进行佐证。研究优化了PMIA纤维表面DOPA@AgNAs催化涂层的构建条件,结果表明,5 h为制备DOPA@AgNAs-PMIA活化纤维的最优活化处理反应时长,此时不仅能够促使活化预处理过程快速高效地完成,而且能够使DOPA@AgNAs在后续化学镀镍工艺中展现出良好的催化活性,并最终得到镀层形貌和导电性能最佳的Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维。通过SEM、XRD、XPS、TG及万用表等测试方法对优化条件下制备的Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维样品的形貌、结构、热稳定性及导电性能等进行表征。最优条件下制备的镀镍PMIA纤维样品表面镍镀层均匀致密、形貌完整,体积电阻率为5.58*10-3Ω·cm。此外,加捻测试证明镀镍PMIA纤维样品表面的镍镀层与内部的PMIA芯层具有良好的界面结合力,加捻循环1000次后,纤维体积电阻率由5.58*10-3Ω·cm增大到4.46*10-2Ω·cm,仍具有较好的导电性能。（3）采用共混纺丝法制备PMIA导电纤维基于聚丙烯腈中的腈基（-CN）对铜的硫化物中的金属铜离子有强的螯合吸附作用,通过PMIA与PAN溶液共混制备导电PMIA/PAN-CuS共混纤维。探究了无需贵金属活化预处理条件下制备金属化PMIA导电纤维的可能性。首先,配制一系列共混比的PMIA/PAN共混溶液,并通过添加适量Li Cl作为相容剂确保PMIA/PAN共混溶液具备较长时间的储存稳定性。讨论了PMIA溶液和PAN溶液的共混比对PMIA/PAN湿法膜的形貌结构、力学性能、热稳定性和后续对其表面镀覆的CuS导电涂层性能的影响,确定了PMIA/PAN共混溶液的最优共混比例。当PMIA/PAN的共混比为10/1时,制得PMIA/PAN膜的力学性能适中,最大拉伸断裂强度约为9.73 MPa。该条件下制备的PMIA/PAN-CuS复合膜表面镀附的CuS镀层镀覆均匀,形貌良好,体积电阻率为5.48*10-2Ω·cm。通过XPS和XRD测试证实PMIA/PAN-CuS复合膜表面生成的铜硫化合物镀层为CuS镀层。胶带剥离实验及超声震荡测试证明PMIA/PAN膜与表面CuS导电镀层界面结合性能良好。确定PMIA/PAN的最佳共混比之后,在PMIA/PAN湿法纺丝过程中,通过研究凝固浴浓度、喷丝头拉伸率和热水拉伸倍数对PMIA/PAN纤维形貌结构、力学性能及热稳定性等性能的影响,确定了适合湿法纺制PMIA/PAN纤维的湿法纺丝工艺。PMIA/PAN凝固浴浓度、喷丝头拉伸率和热水拉伸倍数分别设置为50 wt%、-50%和5倍时,制得PMIA/PAN纤维的形貌良好,力学性能最佳,最大拉伸强度约为4.7 c N/dtex,断裂伸长率约为16.9%。同时,最优条件时制备的导电PMIA/PAN-CuS纤维样品外表面CuS镀层均匀完整,拉伸断裂强度约为4.1 c N/dtex,断裂伸长率约为15.7%,体积电阻率为1.13*10-2Ω·cm,展现出良好的力学性能和导电性能。此外,PMIA/PAN-CuS纤维的EDS测试证实了其纤维表层Cu元素和S元素的存在,Cu/S的原子比为1/1.02,这与理论预期的1/1化学计量比基本相符。（4）探究PMIA导电纤维织物的潜在应用基于PMIA纤维的阻燃、耐高温特性以及导电材料的焦耳热效应,探究PMIA导电纤维织物在电加热和压力传感方面的潜在应用。采用第三章所述的方法制备Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物,通过SEM图可以看出Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物的表面镀层镀覆均匀、形貌良好。利用四探针法测得其体积电阻率为1.23*10-2Ω·cm,并通过LED灯串点亮实验辅助证明其良好的导电性能。此外,通过循环对折-拉伸实验对Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物的柔韧性和导电稳定性进行表征,Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物在反复对折-拉伸150次期间均展现出良好的柔韧性,并且其实时相对电阻（R/R0）无显着性变化。探讨了Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物在恒定电压下的的焦耳热特性。通过反复接通直流电源100次,Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物的最大平衡温度基本保持不变;当施加恒定电压时,Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物无论是在正常状态、弯曲状态下还是折叠状态下,织物表面温度都均匀稳定;并且裁剪成特定形状的Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物在恒定供电电压下仍能正常工作。探究了Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物在电加热（热疗）领域的潜在应用,Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电织物可以制成织物加热器应用到水加热和人体关节热疗等方面。此外,该导电织物还可以制成压力传感器应用到可穿戴式压力传感器领域,用来检测人体关节活动,对于不同弯曲状态下的关节循环弯曲测试,该压力传感器都表现出较为稳定的可重复响应。
林雄威[4]（2021）在《基于压电复合材料的柔性压力传感器的设计、性能与应用研究》文中进行了进一步梳理当今社会正在高速发展,人民群众的生活水平不断提高,健康问题已经成为大家耳熟能详的热点问题。由于我国正逐步进入人口老龄化时期,各类心血管类慢性疾病已经逐渐成为影响人们健康的主要因素。截止2019年,受到慢性病困扰的长者比例超过半数,已经了演变为无法忽视的现象。由于慢性病的发病周期长,临床即时监测的病症并不明显,极大地影响了对于慢性病的诊治。如果能获得患者日常生活的生理数据,对疾病的预防和诊断将有很大的帮助。随着人工智能技术与物联网的运用,可穿戴的健康监测系统也得到了进一步发展,尤其在脉搏传感方面的进步必将对健康医疗领域产生重要作用。但是现有的可穿戴健康监测普遍存在灵敏度不高,系统集成度较差,生理反馈信号不稳定,生物相容性较差等因素。柔性压力传感器由于其特有的柔韧性,在物体表面能够更有效的进行信号采集,对于反馈心率与脉搏等生理信号更为有效。因此,本文针对提高传感器的灵敏度,优化可穿戴健康监测系统和脉搏数据分析进行了材料,结构与算法优化方面的相关研究。主要研究内容如下:研究工作将从实用的角度设计可穿戴人体心血管系统健康监测系统。一、通过复合材料的优势与纺丝结构在压力传感上的高灵敏度,利用湿法静电纺丝工艺制备了压电陶瓷与PVDF的纳米复合纤维,并对材料进行表征。探究了低填充量下的PVDF压电复合纤维与陶瓷微粒的关系。研究表明,静电纺丝工艺可以诱发PVDF的β相形成,并且良好的界面效应可以进一步提高复合材料的压电性。经过测试,1.5 wt%的PZT/PVDF复合纤维的β相的相对比例可以增加至79%,在力/电测试中,灵敏度高达560mV/N,并且在多个循环加载测试周期内,性能稳定,线性度高,表现出良好的宏观压电特性。二、结合人体心血管系统的传输特性,基于PZT/PVDF压电复合纤维设计制作了柔性无线脉搏传感系统。在电路的研究中,合理的设计了电荷采集模块,滤波模块、电压抬升模块,让匹配电路可靠工作,实现了传感器的无线功能,能够对人体脉率进行长时监测,并对生理异常信号进行报警。研究了传统的脉率采样规律,在算法上利用动态阈值法优化脉率信息的采集,使柔性无线脉搏传感系统的脉率采集速度更快,数据置信度更高。该系统有望应用于远程医疗监护领域。三、分析了人体的主要脉象,为了进一步实现桡动脉脉搏信息的有效提取,研究了d33模式下压电材料传感特性,完成了阵列传感器的制作。考虑到阵列的柔性化设计更利于脉像信息采集,通过磁控溅射工艺制作了柔性电极。利用3D打印的复配聚氨酯类树脂和有机硅模具制作了圆台结构的PDMS单元。该柔性阵列由10×10个压电单元与对应的25个压敏单元构成,尺寸为3.75×3.75 cm。探究了动态力的分布式测量原理,实现了接触力的三维识别功能,通过数据有效采集,在脉象的客观成像方面具有实用意义。四、对PVDF柔性压电传感阵列的实际脉象检测效果进行了探究与创新。通过柔性阵列对中医脉诊客观化进行了探索。对脉象数据进行了滤波、切片、插值处理,优化了数据的成像效果。设计了脉象识别算法,使得未来医护人员对于脉象信息的诊断更为便捷,采用基于深度学习的神经元网络对阵列反馈到的平脉、滑脉、迟脉、濡象四种典型脉象进行了有效识别。结果表明,在100 Hz的扫描速率下,阵列可以较好识别脉象类型。
李思奇[5]（2021）在《乒乓球落点检测及擦边感知系统的研究》文中研究表明乒乓球是我国的“国球”,为提高乒乓球球员的训练水平,增强球员的落点意识和控球能力,同时客观地解决擦边球难以判罚的问题,本文设计一种乒乓球落点检测和擦边感知系统,既可以辅助乒乓球球员训练,也可以帮助裁判对比赛进行快速、客观判罚。针对乒乓球球员落点意识的辅助训练这一应用场景,首先利用双目摄像机获取乒乓球运动的视频,然后将背景差分法和乒乓球的颜色、形状特征结合来识别定位到运动中的乒乓球,再通过动态窗缩小搜索范围,实时跟踪乒乓球的飞行轨迹,经过实验证明,本文设计的乒乓球识别与实时跟踪方法可以克服背景差分法对光照变化敏感的问题,将乒乓球的三维落点和轨迹再现,为训练提供参考,而且相比于全图搜索,利用动态窗跟踪乒乓球轨迹可以有效减少计算时间。其次,对乒乓球进行受力分析,建立乒乓球的运动模型,由于有旋转的乒乓球运动模型是非线性的,因此本文使用无迹卡尔曼滤波算法来预测乒乓球的飞行轨迹和落点,本文对上旋球和下旋球进行多次轨迹预测实验,平均滤波时间1.202s,预测误差不超过20mm。针对比赛中经常出现难以界定的擦边球这一问题,本文根据摩擦纳米发电机的原理,设计一种能够自供电的薄膜压力传感器来感知乒乓球擦边情况,利用有限元软件对传感器进行静电场分析,并设计检测电路和上位机软件,搭建实验平台。实验验证本文设计的传感器可以将压力转换为电信号,通过检测电路传输给上位机,当乒乓球落在薄膜压力传感器上时,裁判员可以从上位机界面了解到来球擦侧边,从而进行客观地判罚。本文可以在不改变乒乓球及比赛器材、不影响乒乓球运动轨迹的前提下实现擦边球的感知,保证了比赛的公平公正。
肖瑶[6]（2021）在《基于导电复合材料的柔性触觉传感器研究》文中提出随着移动互联网通讯和物联网技术的飞速发展,包含众多传感元件的可穿戴设备将成为物联网的重要入口与应用终端,并通过软件支持以及数据云端交互实现众多功能,这将对我们未来的生活、感知带来巨大的改变。可穿戴柔性触觉传感器通过测量人体生理参数、感知周边环境指标,能够及时且低成本地提供人体健康状况的相关重要信息,对人类医疗保健、运动健康具有积极的影响。随着可穿戴设备逐渐呈现出巨大的市场潜力,柔性电子器件特别是柔性可穿戴触觉传感器的需求越来越迫切。具有优异柔韧性的聚合物材料不仅广泛被用作柔性电子器件的载体,而且基于其构建的导电聚合物复合材料（CPCs）可被用来制备柔性压力、应变和温度等多种类型的柔性触觉传感器。CPCs具有相对简单的制备工艺,易于掺杂功能改性和成本较低等优点,是制造柔性触觉传感器的一种理想材料。因此,本文基于CPCs分别对柔性压力、应变和温度传感器展开研究,针对柔性触觉传感器所需的高灵敏度,高稳定性等特性进行了探索,并验证了基于CPCs的柔性触觉传感器作为可穿戴设备用于人体健康信息收集和运动探测的可行性。本文主要研究工作包括以下几个方面:1.基于导电复合材料的微裂纹结构柔性应变传感器研究:通过溶液共混法和流延涂覆法制备了柔性聚酰亚胺/炭黑（PI/CB）复合薄膜。利用简便的剥离方式将微裂纹定向地引入到PI/CB敏感薄膜的表面,构建了基于PI/CB薄膜的微裂纹结构柔性应变传感器。此外,还通过溶液共混法和丝网印刷工艺制备了柔性聚氯乙烯/炭黑（PVC/CB）复合薄膜,并通过预弯曲在PVC/CB薄膜的表面引入了微裂纹结构,构建了基于PVC/CB薄膜的微裂纹结构柔性应变传感器。通过对两种微裂纹结构柔性应变传感器传感性能的研究,发现在导电复合薄膜材料的表面引入微裂纹可以显着改善柔性应变传感器在微应变下的灵敏度。其中基于PI/CB薄膜的微裂纹柔性应变传感器,在2‰的拉伸应变下传感器的应变灵敏系数为470。基于PVC/CB薄膜的微裂纹结构柔性应变传感器,在1.4‰的拉伸应变下应变灵敏系数为741,压缩应变下应变灵敏系数高达1563。同时,对基于导电复合材料的微裂纹结构柔性应变传感器用于人体关节（如手指、手臂和手腕）弯曲运动探测进行了验证,其在运动识别、人机交互、电子健身指导等领域有较大的应用潜力。2.基于导电复合材料的柔性压力传感器研究:利用PVC/CB功能浆料的拉丝现象制备了带微格栅结构的PVC/CB敏感薄膜,并构建了基于PVC/CB薄膜的微格栅结构柔性压力传感器。通过研究发现,微格栅结构的引入显着提高了压力传感器的灵敏度和稳定性。传感器在0-15 k Pa范围内的灵敏度为4.71 k Pa-1,在15-200k Pa范围内的灵敏度为1.11 k Pa-1,在200-667 k Pa范围内的灵敏度为0.085 k Pa-1,响应时间约为25 ms。传感器在0-645.4 k Pa范围内循环测试5300次传感器的输出响应基本一致,在222.2 k Pa下恒压加载8 h输出时漂仅为2.4%,表现出良好的稳定性和耐用性。验证了基于PVC/CB薄膜的微格栅结构柔性压力传感器运用于人体脉搏探测的可行性。基于PVC/CB功能浆料和灵活可调的丝印网版,设计并制备了柔性压力感应鞋垫,可用于站姿监测和步态分析。此外,还制备了一种基于三维多孔泡沫的超宽量程柔性压力传感器。首先采用一步发泡法制备了具备三维多孔结构的聚氨酯/碳纳米管（PU/CNT）泡沫,再利用水热法将导电聚苯胺（PANI）附着在三维泡沫结构的表面上制得多孔导电泡沫。通过研究发现PU/CNT/PANI三维多孔泡沫具有良好的压缩性能和导电性,使得基于PU/CNT/PANI三维多孔泡沫构建的柔性压力传感器具备超宽的压力响应范围（0-30000 k Pa）。3.基于PVC/CB复合材料的柔性温度传感器研究:通过溶液共混法和丝网印刷工艺制备了基于PVC/CB薄膜的柔性温度传感器。通过研究发现当PVC基体中CB颗粒的平均间距大多处于隧道效应的典型跳跃距离时,PVC/CB薄膜呈现出最高的灵敏度。所构建的柔性温度传感器呈现较高的电阻温度系数(-0.148%°C-1),快速响应时间（198μs）,高线性度（R2=0.995）和低迟滞,在18℃-44℃表现出良好的重复性。此外,还验证了基于PVC/CB薄膜的柔性温度传感器应用于人体呼吸状态监测的可行性。
庄煜[7]（2021）在《基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究》文中进行了进一步梳理足底压力分布能够反映患者足部受伤、病变、身体情况,而被用于健康监测和医疗诊断的依据。但是由于受到检测设备昂贵和测试便捷性的限制,难以全面准确地采集足底压力分布信息。目前的柔性压力传感器的无法贴合人体足部复杂曲面,且制备工艺复杂,柔韧性与优良的压力检测性能也存在兼容问题。而激光烧结（LS）技术可加工各种异形结构,可用材料种类丰富,并且激光烧结制件内部多孔结构丰富,不仅能够增加孔壁上导电填料的接触几率,提高柔性压力传感器的灵敏度,快速恢复传感器的弹性变形,提高快速响应能力。因此,激光烧结技术是制备柔性足底压力敏感鞋垫的有效方法。以碳纳米管（MCNTs）粉末为导电填料,热塑性聚氨酯（TPU）粉末为基体材料,通过多层烧结试验,制备出多层烧结试样。将其按压并测试电信号变化情况,验证作为柔性压力敏感元件的可行性。通过分析激光能量分布,研究激光与粉末的相互作用,探讨粉末颗粒激光烧结熔融机理。根据激光烧结制件内部的三维形貌,建立适合LS柔性压力敏感元件的传感模型,研究微结构尺寸分布对敏感元件力敏效应的影响,揭示LS敏感元件的传感机理。对碳纳米管导电网络特性和敏感元件的力敏效应机理进行分析,发现LS敏感元件变形引起的等效隧道结电阻系数的变化和碳纳米管浓度的变化是使LS敏感元件发生力敏效应的来源。采用强酸氧化-球磨法制备TPU/MCNTs复合粉末,利用FT-IR、TEM和SEM测试方法,对氧化前后的MCNTs粉末和TPU/MCNTs复合粉末进行分析,研究氧化前后MCNTs粉末颗粒微观形貌、表面官能团以及TPU/MCNTs复合粉末颗粒形貌和MCNTs与TPU材料之间的结合效果。利用DSC和TG测试分析TPU/MCNTs复合材料的热性能,研究MCNTs粉末含量对TPU结晶温度的影响规律,确定其预热温度及加工温度,并将其制造的压力敏感元件进行导电测试,确定TPU/MCNTs复合材料的渗流阈值,缩小配比范围。制备不同配比的TPU/MCNTs复合粉末材料,并对其进行激光烧结试验,研究不同配比和不同工艺参数对TPU/MCNTs柔性压力敏感元件传感性能、密度和尺寸精度的影响规律,采用三因素四水平的正交试验设计方法,以成型件的密度、Z向尺寸精度和灵敏度为指标,通过优化TPU/MCNTs复合粉末的激光烧结工艺,获取激光烧结成型TPU/MCNTs柔性压力敏感元件最佳工艺参数。通过逆向建模技术,构建人体足部模型,设计并制造出与受试者足部贴合的一体化LS柔性压力敏感鞋垫,测试静态站立时的足底压力。根据足底压力分布情况,利用有限元方法对鞋底进行结构设计和优化分析,并利用LS柔性敏感鞋垫对优化前后的鞋底进行足底压力测试和对比分析,实现利用激光烧结技术制造一体化柔性压力敏感鞋垫的目的,从而提升足底压力分布测试技术,保障健康监测和医学诊断的准确性。
李哲[8]（2020）在《高铁橡胶弹簧用柔性传感器的研制》文中研究说明随着物联网技术、人工智能和生物医疗技术的不断发展,所需面对的复杂环境和特殊信号采集难度不断加大,新型柔性压力传感器得到了更加广泛的应用并逐渐地成为近年来的研究热点。研究人员通过多种多样的办法提高传感器的灵敏度,但多采用复杂工艺、耗能高、成本高的方法制备新型柔性传感器,不易大批量的制备,也会限制其在现实中的应用。现阶段实现柔性压力传感器高灵敏度、高线性度、响应快速和复杂信号的检测仍是一个大的挑战。因此,本文提出并成功实现了传感器敏感元件新的制备方法-差温热压印空间限域强制组装法,破解了复合材料导电性与柔性难以兼顾的瓶颈问题,同时有效地避免了 PDMS（聚二甲基硅氧烷）在传感器敏感元件成型初期因模具温度高易导致过早交联的问题。主要研究内容为:（1）设计了 V槽形和半圆柱形微结构电阻式柔性压力传感器,进行了仿真模拟,得到了压力与接触面积的变化关系;通过仿真模拟与实验对比,确定了 V槽形微结构性能优于半圆柱形微结构;对高铁橡胶弹簧进行仿真模拟,基于最大应变位置,确定了传感器的安装位置。（2）采用差温热压印空间限域强制组装法,实验制备出具有V槽形微结构的PDMS/SCF/CNT复合材料压阻式柔性压力传感器。探究了PDMS基体中,导电填料SCF的浓度与分散效果的关系,以及加工参数对复合材料性能的影响。将由V槽形微结构的导电敏感薄片与平面结构的导电敏感薄片叠加而成的传感单元封装为电阻式柔性压力传感器进行了测试。结果表明:不同含量SCF的传感器件在0～700kPa的应力范围内都具备良好的线性响应特性;以PDMS/4wt%SCF/1wt%CNT为原料制备的传感器,在0～350N的压力范围内,灵敏度最大为-3.16Ω/N,重复性误差为7.8%。（3）成功制备出无微结构的平面电阻式柔性压力传感器。采用差温热压印空间限域强制组装法,制备出无微结构的PDMS/SCF/CNT复合材料平片,以该平片做为压敏元件,在平片两端引出电极并封装为电阻式柔性压力传感器。测试结果表明:添加不同SCF含量的的该种传感器在0～1800kPa的应力范围内具有良好的线性响应特性;以PDMS/4wt%SCF/1wt%CNT为原料制备的传感器,在0～425N的压力范围内,灵敏度为1.08Ω/N,在0～1800kPa的应力范围内,线性度为98.5%,重复性误差为5.5%。虽然平片结构的传感器灵敏度较低,但其稳定性较高,制作容易,也是高铁橡胶弹簧用传感器的一种选择。
邓江宇[9]（2020）在《基于微纳结构的柔性压力传感器制作及其应用研究》文中研究表明随着电子技术的发展,智能化的可穿戴设备、仿生电子皮肤等领域逐渐被研究者开拓,使其高灵敏度传感器成为近年来的热点研究。而柔性传感器的出现颠覆了人们对传统传感器件认知。柔性压力传感器能够作用于弯曲表面甚至不规则表面,受到了国内外研究柔性传感领域的学者高度关注。目前,高灵敏度传感器仍然存在着因传感结构形变而导致电极断裂;高频使用后其金属层与柔性衬底粘附性差;其制作成本较高而限制了批量化制造等问题。因此本课题针对于柔性压力传感器的上述问题展开研究工作。其中包括具有提高灵敏度的微结构柔性介电层制作;有机硅化合物表面改性的电极板制作以及最后的柔性传感结构的性能测试。（1）设计了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的柔性材料的压力传感结构,它由上下平行柔性电极板和中间柔性介电层组成。通过化学腐蚀工艺对中间介电层进行微结构化,制备双面微结构化的介电层,提高灵敏度,减小响应时间和低质量检出。（2）探索了表面联合改性工艺对有机硅化合物衬底和金属薄膜粘附特性的影响,提高有机硅化合物衬底与金属材料的粘附性。使制备的柔性电极的可拉伸导电性能达到150%;并对柔性电极板进行了400次重复拉伸—回复—拉伸的实验操作,其柔性电极板的电阻值改变量仅有0.8Ω,证明所制备的柔性电极具有良好的重复性。（3）对基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）有机硅化合物微结构柔性介电层,进行制作封装并对灵敏度以及可靠度等性能进行测试。该柔性压力传感器能够贴合于皮肤、鼠标等弯曲表面上进行工作。对其结构的测试分析中得到:在0～10 k Pa压力范围内表现出两个线性区域,灵敏度最高为0.6 k Pa-1,在400次弯曲操作后,传感器的性能几乎保持不变,响应曲线中没有出现性能明显下降或者严重偏移的情况。利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）有机硅化合物材料制作的微结构传感器能够兼顾高灵敏度和低检出这两大优势,同时还具有良好的性能稳定性。基于此优良性能,探索了该传感结构在可穿戴设备、仿生电子皮肤等领域运用的可行性。为高灵敏度柔性传感器结构设计提供了一种新的思路。
孟柯妤[10]（2020）在《用于人体健康监测的体表脉搏传感技术研究》文中提出据世界卫生组织统计,心血管疾病所导致的死亡率占所有死亡原因的首位,已经成为人类健康的“头号杀手”。面对心血管疾病的威胁,人们从最初的全力“治已病”转向聚焦“治未病”,做到早发现、早预防、早治疗。由于脉搏波蕴含着丰富的与人体心血管系统健康状况相关的信息,对其进行实时连续监测,能够及早发现心血管系统的异常,并及时预防或就医,避免重大病情的发生。目前临床常用的检测生理参数的医疗设备（动脉硬化检测仪、医疗心电监护仪等）测量准确度较高,但由于体积庞大、操作复杂等各种条件限制,通常不能实现便携式人体生理参数的监测。近年来,随着传感技术、电子技术和人工智能的发展,可穿戴式的智能健康监测设备快速发展,为了满足人们对于小型化、柔性化、舒适化等诸多需求,越来越多的研究学者致力于柔性可穿戴传感器在智能医疗领域的研究,旨在通过柔性传感器的设计实现人体心血管系统健康状况的监测。本学位论文基于摩擦起电和静电感应原理,研究了三类柔性压力传感器及其相关应用,主要研究内容如下:（1）研究了柔性薄膜式压力传感器。采用多层结构,包括聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）保护层、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene,PTFE）中间摩擦层和聚乙烯对苯二酸脂（Polyethylene terephthalate,PET）基底摩擦层。利用PTFE材料的柔软和化学稳定特性,将多个PTFE矩形条带编织成网状结构,兼具间隙层和摩擦层的作用。当传感器受到外力作用时,交叉编织条带间的空隙受到挤压,使得条带相互聚拢,产生较大形变,且网状结构具有较好的弹性回复能力,不仅能够为不同摩擦层之间的相对运动提供充分的间隙空间,还可与PET基底之间实现接触分离。采用弹性力学理论对传感器受力形变后不同摩擦层间的接触面积进行了分析,并对传感器受力形变分布和电势分布进行了仿真。进一步地,对编织条带数目和传感器制作材料进行了优化。传感器输出性能测试表明,当外界压强P<0.71 k Pa时,具有较高的灵敏度,可达到45.7 m V/Pa,检测极限低至2.5 Pa。（2）研究了指腹按压式脉搏传感器,采用多层膜结构,包括纳米半球修饰的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）、纳米半球修饰的聚乙烯（polyethylene,PE）薄膜。利用阳极氧化铝模板（Anodic Aluminum Oxide,AAO）在材料表面制作微结构可降低材料表面的粘附性,缩短传感器的响应时间,同时,微结构的存在增加了摩擦层之间的间隙,为其产生形变提供相对运动空间,使得传感器能够感知到较宽范围内的压力信号。采用赫兹接触理论对纳米半球结构进行了理论受力分析,对传感器不同受力状态下的电势分布进行了仿真。通过实验测试结果可知,纳米半球结构的修饰有效地提高了传感器的输出性能,灵敏度达到49.8 m V/Pa（<0.91 k Pa）,最小压力检测极限可至3 Pa,具有宽频响应范围（0.5-30Hz）和快速响应时间（<6 ms）。（3）研究了织物压力传感器。由导电纤维缝制而成的多个独立花瓣结构摩擦层、尼龙圆环支撑层和镀银导电织物基底层构成,其中,尼龙圆环支撑层解决了传统织物传感器中由于纱线存在摩擦阻碍而导致较多的外界能量被纱线吸收的问题,为导电纤维受力后向周围产生形变提供了充足的空间。传感器导电纤维摩擦层设计为多个独立花瓣状,而不是整片状,由于每个独立的花瓣面积相对较小,当传感器受力后,作用于每片花瓣上的压强大,有利于提高传感器的灵敏度,尤其适用于对微小压力信号的灵敏感测。利用赫兹理论对传感器受外力后摩擦层之间的接触面积进行了分析,并分别对导电纤维缝制的整片状结构、条纹长度相同以及条纹长度不一致的独立花瓣结构的受力形变分布进行了分析。进一步地,对传感器的结构参数进行了优化,包括缝制的花瓣数量、缝制花瓣条纹的导电纤维捻合匝数等。测试结果表明,采用单匝导电纤维缝制而成的六个花瓣结构的传感器,其输出性能最优,在较小的压力范围内（<4.3 k Pa）,灵敏度可达到3.88 V/k Pa。（4）研制了可穿戴健康监测系统,利用所研究的传感器对脉搏信号进行实时连续监测。基于网状结构的柔性可穿戴薄膜压力传感器测试了人体不同部位、不同年龄以及不同健康状况人群的脉搏信号;基于纳米半球结构的指腹按压式脉搏传感器测试了不同物体表面、不同按压力度以及不同手指的指腹脉搏信号;基于花瓣结构的可穿戴织物压力传感器测试了不同人群和人体不同部位的脉搏信号。测试结果表明,三种传感器均可清晰地提取脉搏波波形中的特征点,显示了所研究的传感器具有较高的灵敏度以及较强的适用性。将测试到的脉搏波与医疗监护仪所测得的脉搏波进行对比,结果显示,二者保持高度一致。（5）针对所研究的脉搏传感器,在心血管疾病监测方面展开了相关应用研究。通过提取脉搏波波形中的特征点计算了心血管健康参数,包括反射波增强指数、K值、脉搏波传导速度等,并在医院采集了113名不同健康状况被测者（年龄分布在22-82岁之间）的脉搏波数据进行了参数测试。利用脉搏波传导速度与心血管参数相结合的方法,建立了血压计算模型,通过将血压模型计算的结果与OMRON血压计测试的结果进行对比,收缩压和舒张压的平均绝对误差/平均相对误差分别为2.75/2.31%和1.52/2.11%,验证了所建立血压模型的可靠性与准确性。将织物压力传感器佩戴在被测者手腕处,能够清晰地捕捉到睡眠时的人体脉搏信号。提取脉搏波波形中的峰值点和谷值点并计算脉搏周期,而后与非睡眠呼吸事件引起的脉搏波峰-谷值和脉搏周期的变化趋势进行对比,发现二者具有一定的差异,可以初步判断被测者是否发生了睡眠呼吸事件。
二、我国研制成功纳米压力传感器（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、我国研制成功纳米压力传感器（论文提纲范文）
（1）基于蜂巢组织一体成型的柔性压力分布传感织物及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 智能纺织品 |
| 1.2.1 智能纺织品定义 |
| 1.2.2 智能纺织品分类及应用 |
| 1.3 柔性可穿戴传感设备 |
| 1.3.1 柔性可穿戴传感器概述 |
| 1.3.2 柔性可穿戴传感器传感机理与研究 |
| 1.4 纺织基柔性电容式传感器 |
| 1.4.1 纺织基柔性电容式传感器特点 |
| 1.4.2 纺织基柔性电容式传感器国内外研究 |
| 1.4.3 纺织基柔性电容式传感器应用 |
| 1.5 本课题的研究目的、意义、内容 |
| 1.5.1 研究的目的和意义 |
| 1.5.2 研究内容和方法 |
| 第二章 蜂巢织物的设计与制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料和设备 |
| 2.2.2 试验方法 |
| 2.3 蜂巢结构压力分布传感织物的制备 |
| 2.3.1 组织结构设计 |
| 2.3.2 织造工艺 |
| 2.4 蜂巢组织压力分布传感织物的表征 |
| 2.4.1 碳纤维及经纬纱性能表征 |
| 2.4.2 织物表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 蜂巢结构柔性压力分布传感织物的物理性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与设备 |
| 3.2.2 试验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 舒适性能 |
| 3.3.2 力学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 蜂巢结构柔性压力分布传感织物的传感性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料和设备 |
| 4.2.2 试验方法 |
| 4.3 柔性电容式压力传感器模型 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 传感原理分析 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 传感特征 |
| 4.4.2 传感器参数测试与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 蜂巢结构柔性压力分布传感织物的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料和设备 |
| 5.2.2 试验方法 |
| 5.3 单交织点传感应用 |
| 5.4 传感织物阵列设计与应用 |
| 5.4.1 传感织物阵列设计 |
| 5.4.2 单片机与控制系统 |
| 5.4.3 测试及应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间取得的成果 |
（2）农业物联网中低功耗传感器的新型供能器件的研究和制备（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要英文缩略表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 对农业物联网中低功耗传感器的传统供能器件的改进与优化 |
| 1.2.1 硬件改进 |
| 1.2.2 控制优化 |
| 1.3 农业物联网中低功耗传感器的新型供能器件 |
| 1.3.1 新型储能器件 |
| 1.3.1.1 超级电容器 |
| 1.3.1.2 平面微型超级电容器 |
| 1.3.2 新型能量收集转换器件 |
| 1.3.2.1 雨水能量的收集转换器件 |
| 1.3.2.2 机械能的收集转换器件 |
| 1.4 研究目的、内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究目的与内容 |
| 1.4.2 技术路线图 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 基于PEDOT:PSS的柔性储能电极的研制 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 聚吡咯(PPy) |
| 2.1.2 PEDOT:PSS |
| 2.2 基于PPy的储能电极的研究 |
| 2.2.1 实验与方法 |
| 2.2.1.1 材料与试剂 |
| 2.2.1.2 仪器设备 |
| 2.2.1.3 材料合成、电极制备与表征 |
| 2.2.2 结果与讨论 |
| 2.2.2.1 不同纳米结构PPy与MWCNTs复合电极的表征和电化学性能 |
| 2.2.2.2 不同碳纳米材料与c-PPy复合电极的表征和电化学性能 |
| 2.3 基于PEDOT:PSS的柔性储能电极的研究 |
| 2.3.1 实验与方法 |
| 2.3.1.1 材料与试剂 |
| 2.3.1.2 仪器设备 |
| 2.3.1.3 材料预处理、电极制备与表征 |
| 2.3.2 实验结果与讨论 |
| 2.3.2.1 柔性自支撑复合膜的表征 |
| 2.3.2.2 柔性自支撑复合膜的电化学性能 |
| 2.3.2.3 柔性三明治型超级电容器对农业物联网中低功耗LED供能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于石墨烯的柔性小型化能量存储器件的研制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与方法 |
| 3.2.1 材料与试剂 |
| 3.2.2 仪器设备 |
| 3.2.3 材料制备、电极制备与表征 |
| 3.2.3.1 表面功能化氧化石墨烯悬浮液的制备 |
| 3.2.3.2 表面功能化还原氧化石墨烯悬浮液的制备 |
| 3.2.3.3 柔性FGO、FrGO膜和叉指FGO-FrGO膜的制备 |
| 3.2.3.4 叉指FGO-FrGO MSC的制备 |
| 3.2.3.5 电极的电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 FGO与FrGO纳米片悬浮液的表征 |
| 3.3.2 柔性FGO与FrGO膜的电化学性能 |
| 3.3.3 柔性平面叉指FGO-FrGO MSC的电化学性能 |
| 3.3.4 集成化FGO-FrGO MSC对农业物联网中低功耗温湿度传感器供能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于滤纸的雨水能量收集转换器件的研制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与方法 |
| 4.2.1 材料与试剂 |
| 4.2.2 仪器设备 |
| 4.2.3 改性浆料制备、FPNG制备与表征 |
| 4.2.3.1 改性MWCNTs墨水浆料的制备 |
| 4.2.3.2 滤纸基纳米发电机的制备 |
| 4.2.3.3 测量与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 FPNG的表征 |
| 4.3.2 FPNG工作条件优化 |
| 4.3.3 FPNG输出功率及对雨水能量的收集转换 |
| 4.3.4 FPNG在植物叶片上对雨水能量的收集转换 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于普鲁兰多糖的能量收集转换器件的研制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验与方法 |
| 5.2.1 材料与试剂 |
| 5.2.2 仪器设备 |
| 5.2.3 复合膜与TENG的制备 |
| 5.2.3.1 普鲁兰多糖膜与普鲁兰多糖复合膜制备 |
| 5.2.3.2 普鲁兰多糖复合膜TENG的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 普鲁兰多糖复合膜的表征 |
| 5.3.2 复合膜构建的TENG工作原理以及工作条件优化 |
| 5.3.3 普鲁兰多糖复合膜TENG的循环利用可行性 |
| 5.3.4 普鲁兰多糖复合膜TENG对机械能收集转换的应用示例 |
| 5.3.5 普鲁兰多糖复合膜TENG对农业物联网中低功耗温湿度传感器的供能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作内容与结论 |
| 6.2 本研究的主要创新点 |
| 6.3 对未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（3）聚间苯二甲酰间苯二胺导电纤维的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 导电纤维的概述 |
| 1.2.1 导电纤维的分类 |
| 1.2.2 导电纤维的应用 |
| 1.2.3 导电纤维的发展历程 |
| 1.3 芳香族聚酰胺纤维 |
| 1.3.1 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 |
| 1.3.2 聚间苯二甲酰间苯二胺纤维 |
| 1.3.3 芳香族聚酰胺导电纤维 |
| 1.4 芳香族聚酰胺导电纤维的制备方法 |
| 1.4.1 共混纺丝法 |
| 1.4.2 化学镀法 |
| 1.4.3 气相沉积法 |
| 1.4.4 涂敷/涂层法 |
| 1.5 本课题的提出 |
| 参考文献 |
| 第二章 Ni-Ag-PMIA导电纤维的制备与性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料与试剂 |
| 2.2.2 纳米银溶胶的制备 |
| 2.2.3 PMIA纤维表面AgNPs催化涂层的构建 |
| 2.2.4 Ni-Ag-PMIA纤维的制备 |
| 2.2.5 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 AgNPs的形貌及结构分析 |
| 2.3.2 PMIA纤维表面AgNPs催化涂层的构建条件优化 |
| 2.3.3 活化温度对Ni-Ag-PMIA导电纤维的形貌及导电性能的影响 |
| 2.3.4 Ni-Ag-PMIA导电纤维的力学性能分析 |
| 2.3.5 Ni-Ag-PMIA导电纤维的热稳定性能分析 |
| 2.3.7 Ni-Ag-PMIA导电纤维的耐腐蚀及界面结合性能分析 |
| 2.3.8 Ni-Ag-PMIA导电纤维的导电性能分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA导电纤维的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 主要实验原料与试剂 |
| 3.2.2 PMIA纤维表面DOPA@AgNAs催化涂层的构建 |
| 3.2.3 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维的制备 |
| 3.2.4 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 DOPA@AgNAs的成型机理与形貌结构分析 |
| 3.3.2 活化反应时间对PMIA纤维表面催化涂层的构建的影响 |
| 3.3.3 活化反应时间对镀镍PMIA纤维的形貌及导电性能的影响 |
| 3.3.4 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维的结构性能分析 |
| 3.3.5 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维的力学性能分析 |
| 3.3.6 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维的热稳定性能分析 |
| 3.3.7 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维的导电稳定性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 PMIA/PAN共混导电膜与导电纤维的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 主要实验原料与试剂 |
| 4.2.2 PMIA/PAN共混膜的制备 |
| 4.2.3 PMIA/PAN-CuS导电复合膜的制备 |
| 4.2.4 PMIA/PAN共混纤维的制备 |
| 4.2.5 PMIA/PAN-CuS导电复合纤维的制备 |
| 4.2.6 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 PMIA/PAN共混溶液的稳定性能及流变性能分析 |
| 4.3.2 PMIA/PAN 共混比对PMIA/PAN 共混膜结构性能的影响 |
| 4.3.3 PMIA/PAN共混比对PMIA/PAN-CuS复合膜镀层形貌的影响 |
| 4.3.4 PMIA/PAN-CuS复合膜的导电性能及界面结合性能分析 |
| 4.3.6 PMIA/PAN共混纤维制备条件的优化研究 |
| 4.3.7 PMIA/PAN共混纤维与PMIA纤维的结构性能对比 |
| 4.3.8 PMIA/PAN-CuS纤维的形貌结构及导电性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA纤维织物的制备与应用探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 主要实验原料与试剂 |
| 5.2.2 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA织物的制备 |
| 5.2.3 多功能电子织物的制备 |
| 5.2.4 测试与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA织物的制备机理与形貌结构分析 |
| 5.3.2 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA织物的导电性能分析 |
| 5.3.3 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA织物的电热性能分析 |
| 5.3.4 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA织物的电加热应用探究 |
| 5.3.5 Ni-DOPA@AgNAs-PMIA织物的压力传感应用探究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 全文总结 |
| 附录一 博士期间所获得的荣誉 |
| 附录二 博士期间发表或拟发表的学术论文及专利 |
| 附录三 英文名词缩写表 |
| 致谢 |
（4）基于压电复合材料的柔性压力传感器的设计、性能与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 柔性压力传感器 |
| 1.2.1 柔性压力传感器的分类 |
| 1.3 可穿戴柔性压力传感系统 |
| 1.3.1 用于人体生理监测的柔性压力传感器研究现状 |
| 1.4 可穿戴监测心血管系统的压电传感器 |
| 1.4.1 无机压电传感器 |
| 1.4.2 有机高分子压电传感器 |
| 1.4.3 聚合物基复合压电材料传感器 |
| 1.5 研究内容与结构 |
| 第二章 心血管慢性病的柔性压力传感检测生理学基础 |
| 2.1 心血管系统的临床意义 |
| 2.1.1 心率 |
| 2.1.2 心血管系统的桡动脉脉象形成 |
| 2.2 脉象组成与属性 |
| 2.3 脉诊的临床研究 |
| 2.3.1 动脉脉搏波形 |
| 2.4 脉诊客观化的意义 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 聚偏氟乙烯基复合压电纤维的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 聚偏氟乙烯压电性能概述 |
| 3.1.2 压电复合纤维的制备工艺 |
| 3.1.3 压电方程在压力传感器中的应用 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 结构与性能分析 |
| 3.3.1 BaTiO_3/PVDF及Pb(Zr_(0.52),Ti0_(.48))O_3/PVDF复合纤维的微观结构 |
| 3.3.2 BaTiO_3/PVDF及Pb(Zr_(0.52),Ti_(0.48))O_3/PVDF复合纤维的XRD表征 |
| 3.3.3 BaTiO_3/PVDF及Pb(Zr_(0.52),Ti_(0.48))O_3/PVDF复合纤维的FTIR表征 |
| 3.3.4 BaTiO_3/PVDF及Pb(Zr_(0.52),Ti_(0.48))O_3/PVDF复合纤维的电压输出测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于复合压电纤维的柔性无线脉搏传感系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统的硬件电路设计 |
| 4.2.1 信号采集处理电路 |
| 4.2.2 无线传输模块 |
| 4.2.3 电源模块 |
| 4.3 系统的软件设计 |
| 4.3.1 串口信号数据处理 |
| 4.3.2 脉率计算算法(动态阈值) |
| 4.3.3 上位机显示程序 |
| 4.4 结果与性能分析 |
| 4.4.1 传感器灵敏度测试 |
| 4.4.2 柔性无线脉搏传感系统的桡动脉检测 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 三维脉象阵列传感系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 传感单元的三维力检测原理 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 PVDF压电薄膜制备 |
| 5.2.2 压电薄膜的柔性电极 |
| 5.2.3 圆台结构的制备 |
| 5.3 传感系统硬件电路设计 |
| 5.3.1 三维脉象传感系统的硬件电路 |
| 5.3.2 行列选通模块 |
| 5.3.3 控制模块 |
| 5.4 结果与性能分析 |
| 5.4.1 阵列传感器测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 用于脉象检测的柔性阵列传感器神经元识别算法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 脉象信号的采集、预处理 |
| 6.2.1 脉象信号的采集 |
| 6.2.2 脉象信号的预处理 |
| 6.3 基于深度学习的脉象分类研究 |
| 6.3.1 深度学习模型 |
| 6.3.2 神经网络的学习规则 |
| 6.3.3 循环神经网络与长短期记忆网络 |
| 6.4 基于深度学习的脉象识别系统设计 |
| 6.4.1 脉象识别循环神经网络结构设计 |
| 6.4.2 应用于脉象识别的双向长短时记忆网络设计 |
| 6.5 脉象识别效果测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文与研究成果 |
| 致谢 |
（5）乒乓球落点检测及擦边感知系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 乒乓球辅助训练和裁判的研究现状 |
| 1.2.2 双目视觉的研究现状 |
| 1.2.3 薄膜压力传感器的研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 双目视觉系统的研究 |
| 2.1 双目视觉的工作原理 |
| 2.2 双目视觉的工作原理 |
| 2.2.1 双目摄像机成像原理 |
| 2.2.2 三维测量原理 |
| 2.3 成像模型坐标系及转换关系 |
| 2.4 双目摄像机标定及校正 |
| 2.4.1 双目相机参数标定 |
| 2.4.2 双目校正 |
| 2.4.3 立体匹配 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 乒乓球的识别与实时跟踪 |
| 3.1 运动目标检测的方法 |
| 3.2 乒乓球目标区域识别 |
| 3.2.1 颜色空间转换 |
| 3.2.2 基于背景差分法的运动目标识别 |
| 3.2.3 形态学操作 |
| 3.2.4 快速形状获取 |
| 3.3 乒乓球的实时跟踪 |
| 3.3.1 乒乓球质心定位 |
| 3.3.2 动态窗 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 旋转乒乓球的建模和轨迹预测 |
| 4.1 乒乓球的运动特征 |
| 4.2 乒乓球的受力分析和建模 |
| 4.2.1 乒乓球的受力分析 |
| 4.2.2 乒乓球运动模型的建立 |
| 4.3 乒乓球轨迹预测算法 |
| 4.3.1 非线性卡尔曼滤波 |
| 4.3.2 无迹卡尔曼滤波 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 乒乓球擦边感知系统的设计 |
| 5.1 薄膜压力传感器的原理及设计思路 |
| 5.1.1 摩擦纳米发电机的原理 |
| 5.1.2 薄膜压力传感器的物理模型 |
| 5.1.3 有限元分析 |
| 5.2 薄膜压力传感器的制备 |
| 5.3 实验平台的搭建 |
| 5.4 实验结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术成果 |
| 致谢 |
（6）基于导电复合材料的柔性触觉传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 柔性电子的发展 |
| 1.2.1 基于几何结构设计实现的柔性电子 |
| 1.2.2 基于柔性材料的柔性电子 |
| 1.3 柔性触觉传感器发展趋势及动态 |
| 1.3.1 压阻式柔性触觉传感器研究发展概况 |
| 1.3.2 电容式柔性触觉传感器研究发展概况 |
| 1.3.3 压电式柔性触觉传感器研究发展概况 |
| 1.3.4 其他柔性触觉传感器研究发展概况 |
| 1.4 本论文选题及主要研究内容 |
| 第二章 基于导电复合材料的柔性传感器的制备与表征 |
| 2.1 基于导电复合材料的柔性传感器基本构成 |
| 2.1.1 衬底材料 |
| 2.1.2 功能材料 |
| 2.1.3 电极材料 |
| 2.2 导电复合材料的导电机理 |
| 2.2.1 导电通道理论 |
| 2.2.2 隧道效应理论 |
| 2.3 柔性触觉传感器的测试与表征 |
| 2.3.1 柔性传感器的测试条件 |
| 2.3.2 导电高分子复合材料表征方式 |
| 2.4 实验试剂 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于导电复合材料的微裂纹结构柔性应变传感器研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于PI/CB薄膜的微裂纹结构柔性应变传感器 |
| 3.2.1 PI/CB复合薄膜的制备 |
| 3.2.2 微裂纹结构PI/CB传感器的构建 |
| 3.2.3 微裂纹结构PI/CB传感器的性能探究 |
| 3.2.4 微裂纹结构PI/CB传感器的应用 |
| 3.2.5 本节小结 |
| 3.3 基于PVC/CB薄膜的微裂纹结构柔性应变传感器 |
| 3.3.1 微裂纹结构PVC/CB柔性应变传感器的制备 |
| 3.3.2 微裂纹结构PVC/CB传感器的性能探究 |
| 3.3.3 微裂纹结构PVC/CB传感器的应用 |
| 3.3.4 本节小结 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于导电复合材料的柔性压力传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于PVC/CB薄膜的微格栅结构柔性压力传感器 |
| 4.2.1 基于PVC/CB薄膜的微格栅结构柔性压力传感器的制备 |
| 4.2.2 微格栅结构柔性压力传感器的性能探究 |
| 4.2.3 微格栅结构柔性压力传感器的应用 |
| 4.2.4 本节小结 |
| 4.3 基于三维多孔泡沫的大量程柔性压力传感器 |
| 4.3.1 基于三维多孔泡沫的柔性压力传感器的制备 |
| 4.3.2 基于三维多孔泡沫的柔性压力传感器的性能探究 |
| 4.3.3 本节小结 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于PVC/CB复合材料的柔性温度传感器研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于PVC/CB薄膜的柔性温度传感器的制备 |
| 5.3 基于PVC/CB薄膜的柔性温度传感器的性能探究 |
| 5.3.1 传感器的灵敏度 |
| 5.3.2 传感器的温度敏感机理 |
| 5.3.3 传感器的响应时间 |
| 5.3.4 传感器的重复性 |
| 5.4 柔性温度传感器的应用 |
| 5.4.1 呼吸探测 |
| 5.4.2 温度分布探测 |
| 5.5 柔性多功能传感器的设计与研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及目的和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 研究的目的及意义 |
| 1.2 柔性压力传感器的研究现状 |
| 1.2.1 足底压力测量技术的发展 |
| 1.2.2 柔性压力传感器的研究现状 |
| 1.2.3 柔性压力传感器的性能参数 |
| 1.2.4 柔性压力传感器可用材料的研究现状 |
| 1.2.5 柔性压力传感器的制造技术研究现状 |
| 1.3 激光烧结技术研究现状 |
| 1.3.1 激光烧结技术的原理及特点 |
| 1.3.2 激光烧结技术及烧结机理研究现状 |
| 1.3.3 激光烧结技术可用材料研究现状 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 2 激光烧结柔性压力敏感元件成型机理及传感机制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光烧结柔性压力敏感元件材料选取及可行性分析 |
| 2.2.1 压力敏感元件柔性基体材料 |
| 2.2.2 压力敏感元件导电填料 |
| 2.2.3 激光烧结热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末可行性分析 |
| 2.3 激光烧结热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末成型机理 |
| 2.3.1 激光空间传播的能量分布 |
| 2.3.2 激光能量与粉末颗粒相互作用 |
| 2.3.3 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末激光烧结熔融过程分析 |
| 2.4 激光烧结柔性压力敏感元件的传感机制 |
| 2.4.1 多孔结构敏感元件的传感机理分析 |
| 2.4.2 激光烧结敏感元件模型构建 |
| 2.4.3 激光烧结敏感元件数值仿真结果及分析 |
| 2.5 柔性压力敏感元件电学特性分析 |
| 2.5.1 宏观渗流理论 |
| 2.5.2 隧道效应理论 |
| 2.6 碳纳米管的导电网络形成及导电机制 |
| 2.6.1 碳纳米管导电网络分析 |
| 2.6.2 碳纳米管导电网络压阻效应机理 |
| 2.6.3 敏感元件变形对碳纳米管导电网络的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 压力传感元件激光烧结原料的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 碳纳米管氧化改性方法 |
| 3.3 氧化碳纳米管化学结构分析 |
| 3.3.1 氧化碳纳米管表面官能团变化情况 |
| 3.3.2 碳纳米管强酸氧化过程分析 |
| 3.3.3 氧化碳纳米管形态变化情况 |
| 3.4 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合材料的制备及性能分析 |
| 3.4.1 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末的制备 |
| 3.4.2 复合粉末微观形貌分析 |
| 3.4.3 复合粉末的热性能分析 |
| 3.4.4 激光烧结敏感元件加工温度的确定 |
| 3.4.5 氧化碳纳米管对复合材料导电性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 激光烧结聚氨酯/碳纳米管压力敏感元件工艺及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性压力敏感元件的制备设计方案 |
| 4.2.1 敏感元件的设计制造 |
| 4.2.2 激光烧结快速成型设备 |
| 4.2.3 材料表征方法与测试仪器 |
| 4.3 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件性能的影响 |
| 4.3.1 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件传感性能影响 |
| 4.3.2 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件密度影响 |
| 4.4 LS工艺参数优化对压力敏感元件性能的影响 |
| 4.4.1 试验方案设计 |
| 4.4.2 单一指标试验结果与分析 |
| 4.5 多指标试验结果与分析 |
| 4.5.1 综合加权评价 |
| 4.5.2 实验结果 |
| 4.5.3 试验结果验证 |
| 4.5.4 TPU/MCNTs压力敏感元件性能对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 足底压力敏感鞋垫的设计与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 压力敏感鞋垫的设计及制作 |
| 5.2.1 足部三维模型的建立 |
| 5.2.2 压力敏感鞋垫的设计和制作 |
| 5.3 压力敏感鞋垫性能测试 |
| 5.3.1 压力敏感鞋垫柔弹性测试 |
| 5.3.2 压力敏感鞋垫标定 |
| 5.3.3 静态足底压力测量实验 |
| 5.3.4 足底压力测量结果分析 |
| 5.4 激光烧结压力敏感鞋垫在足底矫正的应用研究 |
| 5.4.1 足底矫正的方法 |
| 5.4.2 矫正鞋底的结构优化设计 |
| 5.4.3 鞋底结构的二次优化及足底压力测试对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 东北林业大学博士学位论文修改情况确认表 |
（8）高铁橡胶弹簧用柔性传感器的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 压阻式柔性压力传感器概述 |
| 1.2.1 柔性压力传感器分类 |
| 1.2.2 柔性压力传感器的基体 |
| 1.2.3 压阻式柔性压力传感器的制备研究 |
| 1.3 压阻式柔性压力传感器的应用 |
| 1.3.1 柔性传感器在电子皮肤与觉传感器方面的应用 |
| 1.3.2 柔性传感器在可穿戴电子产品方面的应用 |
| 1.3.3 柔性传感器在人机交互方面的应用 |
| 1.4 本文研究目的和研究内容 |
| 1.4.1 本文研究的目的 |
| 1.4.2 本文研究的主要内容 |
| 第二章 空间限域强制组装法强化导电性能的机理 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 空间限域强制组装法工艺流程 |
| 2.3 空间限域强制组装法机理 |
| 2.4 空间限域强制组装法实验装置 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高铁橡胶弹簧传感器的设计与仿真模拟 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 传感器工作原理 |
| 3.3 有限元分析软件的选择 |
| 3.4 柔性压力传感器的仿真模拟 |
| 3.4.1 传感器微结构的设计 |
| 3.4.2 柔性压力传感器的仿真 |
| 3.4.3 仿真结果与分析 |
| 3.5 高铁橡胶弹簧的仿真模拟 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于SCFNA法制备V-cut结构柔性电阻式压力传感器 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 实验设备 |
| 4.2.3 带V-cut微结构压阻式柔性压力传感器制备步骤 |
| 4.2.4 测试与表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 加工参数对传感器敏感元件性能的影响 |
| 4.3.2 PDMS基复合材料的形貌特征 |
| 4.3.3 线性度 |
| 4.3.4 灵敏度 |
| 4.3.5 迟滞性 |
| 4.3.6 漂移 |
| 4.3.7 重复性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于SCFNA法制备平面柔性电阻式压力传感器 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 实验设备 |
| 5.2.3 平面压阻式柔性压力传感器制备步骤 |
| 5.2.4 测试与表征方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 加工参数对传感器灵敏元件性能的影响 |
| 5.3.2 PDMS基复合材料的形貌特征 |
| 5.3.3 线性度 |
| 5.3.4 灵敏度 |
| 5.3.5 迟滞性 |
| 5.3.6 漂移 |
| 5.3.7 重复性 |
| 5.3.8 电阻式柔性压力传感器的应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（9）基于微纳结构的柔性压力传感器制作及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 柔性压力传感结构国内外研究现状 |
| 1.3 课题主要内容及章节安排 |
| 2.微结构柔性压力传感器的结构设计 |
| 2.1 电容式压力传感结构的理论模型构建 |
| 2.2 传感器柔性基底的选择 |
| 2.3 微结构的力学特性仿真及模型设计 |
| 2.4 小结 |
| 3.柔性类锥体阵列结构的制备 |
| 3.1 实验设备及试剂的准备 |
| 3.2 锥体阵列结构模板制作工艺 |
| 3.3 柔性电极的制作及分析 |
| 3.3.1 柔性金属电极表面亲水性处理 |
| 3.3.2 电极的初始阻值测试 |
| 3.3.3 可拉伸电学性能测试 |
| 3.3.4 重复性能测试 |
| 3.4 小结 |
| 4.基于柔性类锥体阵列结构的压力传感效应测试 |
| 4.1 柔性压力传感单元效应测试 |
| 4.1.1 柔性压力传感单元的灵敏度测试 |
| 4.1.2 柔性压力传感单元的低压检出性及瞬时响应特性 |
| 4.1.3 柔性压力传感单元可靠性和稳定性的重复性测试 |
| 4.2 柔性压力传感单元的应用环境探索 |
| 4.2.1 柔性压力传感单元在机械式按压的信息获取 |
| 4.2.2 柔性压力传感单元对人体活动关节的信息检测 |
| 4.2.3 柔性压力传感单元对非接触物体的信息获取 |
| 4.3 小结 |
| 5.总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）用于人体健康监测的体表脉搏传感技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 动脉硬化检测技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 有创动脉硬化检测方法 |
| 1.2.2 无创动脉硬化检测方法 |
| 1.2.3 基于脉搏波的无创动脉硬化检测方法 |
| 1.3 血压测量技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 有创血压测量方法 |
| 1.3.2 无创血压测量方法 |
| 1.3.3 基于脉搏波的无创血压测量方法 |
| 1.4 睡眠健康状况及监测技术的研究 |
| 1.4.1 睡眠及睡眠障碍 |
| 1.4.2 传统睡眠监测技术的研究现状 |
| 1.4.3 基于脉搏波的睡眠监测技术的研究现状 |
| 1.5 柔性传感技术研究现状 |
| 1.5.1 压阻式柔性传感技术 |
| 1.5.2 电容式柔性传感技术 |
| 1.5.3 压电式柔性传感技术 |
| 1.6 基于摩擦起电效应的传感技术研究现状 |
| 1.6.1 基本原理、结构 |
| 1.6.2 基于摩擦起电效应的柔性压力传感技术研究现状 |
| 1.7 可穿戴传感器态势分析(SWOT) |
| 1.8 主要研究内容与结构安排 |
| 2 基于网状结构的可穿戴薄膜式压力传感器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 传感器结构与工作原理 |
| 2.2.1 传感器结构及制备 |
| 2.2.2 力学分析 |
| 2.2.3 电学分析 |
| 2.3 传感器输出性能测试 |
| 2.3.1 实验测试系统 |
| 2.3.2 输出性能测试结果及分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于纳米半球结构的指腹按压式脉搏传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传感器结构与工作原理 |
| 3.2.1 传感器结构及制备 |
| 3.2.2 力学分析 |
| 3.2.3 电学分析 |
| 3.3 输出性能测试结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于花瓣结构的可穿戴织物压力传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传感器结构与工作原理 |
| 4.2.1 传感器结构及制备 |
| 4.2.2 力学分析 |
| 4.2.3 电学分析 |
| 4.3 输出性能测试结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于柔性压力传感器的人体体表脉搏传感 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 脉搏波基础理论 |
| 5.3 可穿戴健康监测系统的研制 |
| 5.4 可穿戴薄膜式压力传感器脉搏波测试 |
| 5.4.1 不同部位脉搏波测试 |
| 5.4.2 同一区域不同位置脉搏波测试 |
| 5.4.3 不同人群脉搏波测试 |
| 5.5 指腹按压式脉搏传感器脉搏波测试 |
| 5.5.1 不同物体表面的指腹脉搏波测试 |
| 5.5.2 不同手指的指腹脉搏波测试 |
| 5.5.3 不同人群的指腹脉搏波测试 |
| 5.6 可穿戴织物压力传感器脉搏波测试 |
| 5.6.1 不同人群的不同部位脉搏波测试 |
| 5.6.2 外界扰动时的脉搏波测试 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 基于脉搏波的心血管系统及睡眠健康状况的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 心血管动力学参数 |
| 6.3 心血管健康参数测量及结果分析 |
| 6.4 基于脉搏波的睡眠呼吸事件监测 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 本论文工作总结 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 论文的不足之处及展望 |
| 参考文献 |
| 附表 113名被测者血压测试结果 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B.攻读博士学位期间参加的学术会议 |
| C.攻读博士学位期间的获奖情况 |
| D.参加的课题 |
| E.学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、我国研制成功纳米压力传感器（论文参考文献）
- [1]基于蜂巢组织一体成型的柔性压力分布传感织物及性能研究[D]. 李思明. 江南大学, 2021(01)
- [2]农业物联网中低功耗传感器的新型供能器件的研究和制备[D]. 陆元超. 浙江大学, 2021(01)
- [3]聚间苯二甲酰间苯二胺导电纤维的制备及其性能研究[D]. 王增效. 东华大学, 2021(02)
- [4]基于压电复合材料的柔性压力传感器的设计、性能与应用研究[D]. 林雄威. 广东工业大学, 2021(08)
- [5]乒乓球落点检测及擦边感知系统的研究[D]. 李思奇. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [6]基于导电复合材料的柔性触觉传感器研究[D]. 肖瑶. 电子科技大学, 2021(01)
- [7]基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究[D]. 庄煜. 东北林业大学, 2021
- [8]高铁橡胶弹簧用柔性传感器的研制[D]. 李哲. 北京化工大学, 2020(02)
- [9]基于微纳结构的柔性压力传感器制作及其应用研究[D]. 邓江宇. 中北大学, 2020(02)
- [10]用于人体健康监测的体表脉搏传感技术研究[D]. 孟柯妤. 重庆大学, 2020(02)