拉伸位移传感器的知识以及特点/传感器求购
&&& 作为位移传感器中的一种，对于的客户来说，有必要了解一下相关产品的知识及其特点。就以拉绳位移传感器为例进行讲解。
电位器作为测量元件的拉绳尺，其精度与电位器有关。电位器可以是0.3%，0.15%，0.1%等精度，加上线轮偏心（正负0.02MM），如果是电流输出，还有电压/电流转换误差，以及装配误差，实际精度难以与电位器相等。可以在电位器的精度上家0.05%，以此为依据给客户参数。编码器（常用每转脉冲数的编码器）脉冲式的可以很好的计算出来，如客户要求0.05MM的分辨率，如选用3600线的（每转3600脉冲数的编码器），则每转的行程应不超过180MM，转算成线轮的直径应是（180/3.1415926）-0.7或1=56.59或56.29MM做成标准的线轮56MM就能达到客户的要求。当然，如果客户要求行程长，需要用大的线轮，就应该选用5000线的编码器，再算一个分辨率。主意，不要认为可以选择更多线的编码器，5000线以上也有10000线的，加个不菲，达到上万元人民币，选用不合算，一般不选用。
拉绳尺的使用：a、拉绳尺应该随时处于拉绳紧张的状态，切勿将拉绳拉出，在撒手放开，否则，速度非常快，会弹伤人，同时导致产品失效。b、不能过分用力拉，拉绳只能起到驱动测量元件的作用，千万不能作为承重轮，有些客户问，能否承载得起几十斤力，拉绳就可以，但内部的测量元件不能承受如此大的机械力。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。一种柔性可拉伸应变式传感器的制备方法
专利名称一种柔性可拉伸应变式传感器的制备方法
技术领域本发明属于传感器制备技术领域，涉及一种柔性可拉伸应变式传感器的制备方法，使用新型静电纺丝技术实现基于扭曲微纳米纤维的柔性可拉伸应变式传感器的制备。
背景技术随着科技的发展，人们对于微纳米级传感器的需求日益增长，其中，应变式传感器是一种可以将位移、力、压力、加速度和形变等非电物理量转换为电阻值变化的传感器，其广泛应用于冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等行业；目前所常用的微纳米应变式传感器大多采用硅和氧化锌等无机物作为主要材料，由于材料本身性能所限，一旦发生形变，传感器将受到严重破坏。因此，发展具有柔性可拉伸性能和可承受较大形变的传感器来代替传统传感器非常重要；当前，材料的可拉伸性主要通过两种途径获得一是发展新型抗拉材料例如石墨烯和碳纳米管(Adv. Mater. 28-2246) ;二是研究传统材料的新型结构例如扭曲结构(Adv. Mater. 08-2124);对于可拉伸传感器，无论采用何种方法，都必须将制备的材料放置在柔性高分子衬底上，以达到最大效果；如果能用拉伸性能良好的有机高分子来代替常规无机材料，则应变式传感器的性能将得到加强；现有技术中虽已有采用此种做法，但普遍存在灵敏度差等缺点。另一方面，静电纺丝技术作为制备一维纳米纤维的新技术，近年来被广泛研究开发和使用，其具有操作工艺简单和广泛的适用性等特点，除了常规无纺布结构意夕卜，通过改进的静电纺丝装置还可制备有序及交叉结构(专利号ZL.1)、扭曲螺旋(专利号ZL. 2)、图案化(专利号ZL. 8)、和三维堆垛结构(专利号:.1)等多种形貌的微纳米纤维。G. Fang等(J. Mater.Chem. , 962-18966)报道了一种基于静电纺丝法制备的应变传感器，但由于其纤维主要是直线型，且以无纺布结构形式存在，因此所能承受的应变范围较小。因此寻求设计一种电导率高、适用于非平整衬底和稳定性好的柔性可拉伸应变式传感器的制备方法，具有良好的现实意义和经济价值。
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种柔性可拉伸应变式传感器的制备方法，以实现制备抗形变性强、灵敏度高和稳定性好的柔性可拉伸应变式传感器。为了实现上述目的，本发明涉及的制备方法包括制备柔性接收集衬底、静电纺丝溶液的配制与注入纺丝针管、静电纺丝法制备扭曲结构的微纳米纤维和传感器的性能测试四个步骤(I)制备柔性接收集衬底将一块具有弹性的高分子材料基片固定在玻璃片上，然后放置在接电源负极的铝箔上作为柔性接收集衬底，并用一张干净、干燥的纸片将其覆盖；其高分子材料基片包括橡胶薄片和塑料薄片，其几何尺寸为长X宽X厚=3-5X2-3XO. 1-0. 5cm,本发明选择 3. 5cmX2cmX0.1cm 的气球皮薄片；(2)静电纺丝溶液的配制与注入纺丝针管选取的纺丝溶液是掺加二甲基亚砜(DMSO)的聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PED0T/PSS，质量分数为2. 8wt%的水溶液)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP，分子量130万)乙醇溶液；先将1. O克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉末与3. O克聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PED0T/PSS)及2克无水乙醇混合，再加入
0.2克二甲基亚砜(DMS0)，在室温下磁力搅拌5小时使溶液混合均匀，然后静置90分钟即得均匀的静电纺丝溶液；用一次性吸管抽取I毫升静电纺丝溶液注入静电纺丝装置的纺丝针管内；(3)静电纺丝法制备扭曲结构的微纳米纤维选用的静电纺丝装置为现有的纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置，其包括直流无刷电机驱动马达、往复直线运动连杆、高压电源和带不锈钢针头的纺丝针管；将高压直流电源正极接不锈钢针头，负极接铝箔收集极，调节不锈钢针头与铝箔收集极的距离为3-4厘米；接通高压电源并调节电压为3. 0-4. O千伏，静止的不锈钢针头开始纺丝；然后接通直流无刷电机电源，使其转速达到500rpm，静止的不锈钢针头开始做稳定的往复直线运动，此时快速拿开覆盖于柔性接受集衬底上的纸片；纺丝30秒后，先关闭高压电源，再关闭直流无刷电机电源，此时有序排列的扭曲结构的导电聚合物微纳米纤维阵列沉积在柔性接收集衬底上，构成可拉伸应变式传感器；(4)传感器的性能测试先在导电聚合物微纳米纤维阵列的两端制备电极，并于通用的可拉伸电学测量平台电信息连通后对传感器的性能进行测量表征；经测试，其制备的柔性可拉伸应变式传感器在拉伸应变达到4%时，能保持导电性能，其电导率达
1.59X 10_5S/传感器的稳定性和灵敏度随着柔性接受集衬底和纤维阵列的拉伸，其电流迅速变化；当撤销应变使传感器恢复原长时，电流值回到或接近没有拉伸时的初始值。本发明与现有技术相比，能实现可适用于非平整衬底的柔性可拉伸应变式传感器的制备；在制备过程中使用自制的纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置(专利号. 2)制备有序排列、扭曲结构的导电聚合物(聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸，PED0T/PSS)微纳米纤维阵列，首先该技术对接收衬底没有特殊要求，能在非平整衬底和各种柔性或硬的衬底上收集纤维，从而扩大了应变式传感器的使用范围；其次采用该扭曲微纳米纤维作传感材料，既增加了传感器的导电性，而且能显著增加传感器的应变范围或测量范围；所制备的柔性可拉伸应变式传感器具有响应速度快、抗形变性强、电导率高、可承受应变范围广、稳定性好等特点；其制备方法简单，原理可靠，制备成本低，产品性能好，操作简便，产率高，环境友好。
图1为本发明的工艺流程原理示意图。图2为本发明制得的传感器在不同拉伸情况下的伏安特性曲线图。图3为本发明制得的传感器的反复拉伸及响应性能测试图。
具体实施例方式下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明。实施例
本实施例制备柔性可拉伸应变式传感器的具体步骤包括制备柔性接收集衬底、静电纺丝溶液的配制与注入纺丝针管、静电纺丝法制备扭曲结构的微纳米纤维和传感器的性能测试四个步骤(I)制备柔性接收集衬底将一块具有弹性的高分子材料基片固定在玻璃片上，然后放置在接电源负极的铝箔上作为柔性接收集衬底，并用一张干净、干燥的纸片将其覆盖，其高分子材料基片包括橡胶薄片和塑料薄片，其几何尺寸为长X宽X厚=3-5X2-3XO. 1-0. 5cm,本实施例选择3. 5cmX2cmX0.1cm的气球皮薄片；(2)静电纺丝溶液的配制与注入纺丝针管选取的纺丝溶液是掺加二甲基亚砜(DMSO)的聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PED0T/PSS，质量分数为2. 8wt%的水溶液)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP，分子量130万)乙醇溶液；先将1. O克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉末与3. O克聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PED0T/PSS)及2克无水乙醇混合，再加入
0.2克二甲基亚砜(DMS0)，在室温下磁力搅拌5小时使溶液混合均匀，然后静置90分钟即获得均匀的静电纺丝溶液；用一次性吸管抽取I毫升静电纺丝溶液注入静电纺丝装置的纺丝针管内；(3)静电纺丝法制备扭曲结构的微纳米纤维选用的静电纺丝装置为现有的纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置(专利申请号为. 2)，其包括直流无刷电机驱动马达、往复直线运动连杆、高压电源和带不锈钢针头的纺丝针管；将高压直流电源正极接不锈钢针头，负极接铝箔收集极，调节不锈钢针头与铝箔收集极的距离为3-4厘米；接通高压电源并调节电压为3. 0-4. O千伏，静止的不锈钢针头开始纺丝；然后接通直流无刷电机电源，使其转速达到500rpm，静止的不锈钢针头开始做稳定的往复直线运动，此时快速拿开覆盖于柔性接受集衬底上的纸片；纺丝30秒后，先关闭高压电源，再关闭直流无刷电机电源，此时有序排列的扭曲结构的导电聚合物微纳米纤维阵列沉积在柔性接收集衬底上，构成可拉伸应变式传感器；(4)传感器的性能测试先在导电聚合物微纳米纤维阵列的两端制备电极，并与通用的可拉伸电学测量平台电信息连通后对传感器的性能进行测量表征；经测试，其制备的柔性可拉伸应变式传感器在拉伸应变达到4%时，能保持良好的导电性能，其电导率达
1.59X 10_5S/cm，拉伸情况下的伏安特性曲线(1-V曲线)如图2所示；传感器的稳定性和灵敏度也较好，其在可拉伸应变范围内反复拉伸的性能测试图(保持电压为5伏)如图3所示，随着柔性接受集衬底和纤维阵列的拉伸，其电流迅速变化，均能达到图2中该应变情况下对应的数值；当撤销应变使之恢复原长时，电流值回到或接近没有拉伸时的初始值。
1.一种柔性可拉伸应变式传感器的制备方法，其特征在于包括制备柔性接收集衬底、静电纺丝溶液的配制与注入纺丝针管、静电纺丝法制备扭曲结构的微纳米纤维和传感器的性能测试四个步骤:
(1)制备柔性接收集衬底:将一块具有弹性的高分子材料基片固定在玻璃片上，然后放置在接电源负极的铝箔上作为柔性接收集衬底，并用一张干净、干燥的纸片将其覆盖；
(2)静电纺丝溶液的配制与注入纺丝针管:选取的纺丝溶液是掺加二甲基亚砜的聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液；先将1.0克聚乙烯吡咯烷酮粉末与3.0克聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸及2克无水乙醇混合，再加入0.2克二甲基亚砜，在室温下磁力搅拌5小时使溶液混合均匀，然后静置90分钟即得均匀的静电纺丝溶液；用一次性吸管抽取I毫升静电纺丝溶液注入静电纺丝装置的纺丝针管内；
(3)静电纺丝法制备扭曲结构的微纳米纤维:选用的静电纺丝装置为通用的纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置，其包括直流无刷电机驱动马达、往复直线运动连杆、高压电源和带不锈钢针头的纺丝针管；将高压直流电源正极接不锈钢针头，负极接铝箔收集极，调节不锈钢针头与铝箔收集极的距离为3-4厘米；接通高压电源并调节电压为3.0-4.0千伏，静止的不锈钢针头开始 纺丝；然后接通直流无刷电机电源，使其转速达到500rpm，静止的不锈钢针头开始做稳定的往复直线运动，此时快速拿开覆盖于柔性接受集衬底上的纸片；纺丝30秒后，先关闭高压电源，再关闭直流无刷电机电源，此时有序排列的扭曲结构的导电聚合物微纳米纤维阵列沉积在柔性接收集衬底上，构成可拉伸应变式传感器；
(4)传感器的性能测试:先在导电聚合物微纳米纤维阵列的两端制备电极，并与通用的可拉伸电学测量平台电信息连通后对传感器的性能进行测量表征；经测试，其制备的柔性可拉伸应变式传感器在拉伸应变达到4%时，能保持导电性能，其电导率达1.59X 10_5S/cm ；传感器的稳定性和灵敏度随着柔性接受集衬底和纤维阵列的拉伸，其电流迅速变化；当撤销应变使传感器恢复原长时，电流值回到或接近没有拉伸时的初始值。
2.根据权利要求1所述的柔性可拉伸应变式传感器的制备方法，其特征在于所述高分子材料基片包括橡胶薄片、塑料薄片和气球皮薄片，其几何尺寸为长X宽X厚=3—5 X 2—3 X 0.1-0.5cnio
本发明属于传感器制备技术领域，涉及一种柔性可拉伸应变式传感器的制备方法，具体包括制备柔性接收集衬底、静电纺丝溶液的配制与注入纺丝针管、静电纺丝法制备扭曲结构的微纳米纤维和传感器的性能测试四个步骤将一块具有弹性的高分子材料基片固定在玻璃片上，然后放置在接电源负极的铝箔上；配制掺加二甲基亚砜(DMSO)的聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)乙醇溶液作为纺丝溶液并将其注入纺丝针管；选用纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置制备扭曲结构的微纳米纤维；对制备的传感器进行性能测试；其制备方法简单，原理可靠，制备成本低，产品性能好，操作简便，产率高，环境友好。
文档编号G01D5/16GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者孙彬, 龙云泽, 刘术亮, 黄渊源, 林大鹏, 张红娣, 张君诚 申请人:青岛大学激光传感器测量金属拉伸变形量的应用都有哪些？_百度知道