项目名称: 基于孔洞结构压电驻极体的柔性自驱动传感器研究

项目编号: No.61501215

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王波

作者单位: 洛阳理工学院

项目金额: 21万元

中文摘要: 孔洞结构压电驻极体聚合物具有柔性,可大面积成膜,成本低,压电系数高,与人和生物体兼容良好,弥补了压电陶瓷的脆性和传统压电聚合物压电系数低的不足,在柔性可穿戴电子器件中有很广泛的应用前景。研究表明,此类材料高的压电系数来自于在极化过程中由气体电离而产生的被俘获在孔洞内表面的正负粒子。本项目拟设计基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的孔洞结构压电驻极体,通过对其层数和孔洞大小的控制、孔洞介质壁层的修饰和选取合适的极化手段等方法,提高其压电系数和机械性能,并结合柔性电极,设计出可穿戴的压电驻极体柔性自驱动传感器。该器件可以用于将人体不规则运动产生的机械能转化为电能,实现自驱动柔性传感系统的搭建,继而用于监测人体血压、脉搏、呼吸等生命体征。该项研究成果将对柔性电子学和智能医疗等领域的发展有很好的推动作用,具有重要的科学意义和应用价值。

中文关键词: 孔洞结构;压电驻极体;柔性;自驱动;传感器

英文摘要: Having flexibility and easy to manufacture in large scale with low cost, higher piezoelectric coefficient and excellent biocompatibility, piezoelectret polymers have presented an enormous application potential in new flexible electronic devices, which make up the brittleness of piezoelectric ceramics and the low piezoelectric coefficients of traditional piezoelectric polymers. Lots of research has shown that the higher piezoelectric coefficients of this kind of materials come from the air ionization and subsequent opposite space charges acquired on the surface of inner poles. This project aims to produce cellular piezoelectret based on polydimethylsiloxane (PDMS) whose piezoelectric coefficient and mechanical performance could be improved through regulation of the stacking layer numbers and the size of the pores, chemical modification of the inner walls of the pores and selection of proper poling procedure. Furthermore, combined with flexible electrodes, a wearable and flexible self-powered sensor based on piezoelectret can be fabricated which is able to convert the mechanical energy generated in irregular human motions into electric power and be applied in monitoring life signs such as blood pressure, pulse, breath and so on. This investigation will contribute to the development of flexible electronics and intelligent medication so as to show its meaning and values in scientific study.

英文关键词: cellular structure;piezoelectret;flexible;self-powered;sensor

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