實(shí)驗(yàn)名稱：觸覺控制式電致發(fā)光紗線及其壓力響應(yīng)性能研究

　　研究方向：本實(shí)驗(yàn)聚焦壓敏型電致發(fā)光紗線的視覺交互應(yīng)用，采用加捻工藝制備柔性電致發(fā)光紗線，結(jié)合基于壓阻效應(yīng)的壓敏織物，構(gòu)筑觸控電致發(fā)光紗線。其中，壓敏織物作為壓力傳感端，具有高靈敏度（在低壓力范圍內(nèi)約為0.4095kPa-1）、快響應(yīng)性（響應(yīng)時(shí)間＜50ms）及優(yōu)異的循環(huán)耐久性（＞8000次），可充分感知、記錄、分辨人體動(dòng)作壓力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測及觸控功能；柔性電致發(fā)光紗線作為發(fā)光響應(yīng)端，亮度可達(dá)80.93±4.00cd/m2，能滿足夜間閱讀的照明需求。觸控柔性電致發(fā)光紗線的構(gòu)筑可以實(shí)現(xiàn)壓力刺激下的即時(shí)發(fā)光響應(yīng)，為智能穿戴、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、醫(yī)療保健等領(lǐng)域的高效視覺交互提供了一種實(shí)用方案。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>實(shí)驗(yàn)采用加捻工藝制備柔性電致發(fā)光紗線，并結(jié)合壓敏織物，實(shí)現(xiàn)對壓力刺激的發(fā)光響應(yīng)。

　　測試設(shè)備：ATA-7025高壓放大器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、成像亮度計(jì)、光譜亮度計(jì)、電子顯微鏡、紅外熱像儀等。

　　圖1：觸控電致發(fā)光紗線示意圖及實(shí)物

　　實(shí)驗(yàn)過程：

　　制備觸控式電致發(fā)光紗線，針對壓敏織物的傳感性能測試，然后采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（輸出頻率：10~10000Hz，輸出電壓：2V）和高壓放大器（放大倍數(shù)：0~1000）對柔性電致發(fā)光紗線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。采用成像亮度計(jì)（積分模式：固定模式，固定時(shí)間：10ms）對不同電場條件下的柔性電致發(fā)光紗線的亮度進(jìn)行測試表征，然后進(jìn)行其他測試表征。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　　圖2：壓敏織物的傳感性能（a）靈敏度，（b）響應(yīng)時(shí)間，（c）在不同壓力下的電阻變化，（d）應(yīng)力-應(yīng)變曲線，（e）循環(huán)耐久性能

　　對壓敏織物單個(gè)監(jiān)測單元的靈敏度進(jìn)行測試，結(jié)果如圖2所示。可知，壓敏織物在不同的壓力范圍內(nèi)顯示出不同的靈敏特性。在低壓力范圍（0~3kPa）內(nèi)，壓敏織物靈敏度為0.4095kPa-1，線性度較好。隨著壓力的增大，線性度惡化。當(dāng)壓力處于較大范圍（＞70kPa）時(shí)，靈敏度降低至0.0107kPa-1。這是由壓阻式柔性傳感器的工作機(jī)制導(dǎo)致的。

　　圖2c示出壓敏織物在不同壓力下的電阻變化。可知，對壓敏織物施加一定壓力使其具有穩(wěn)定的初始電阻后，施加2g砝碼，壓敏織物監(jiān)測單元電阻由22280Ω降至21478Ω，電阻變化率超3%。之后依次放置10、20、50、100、200g砝碼時(shí)，電阻變化率依次為32%、41%、65%、70%、76%，穩(wěn)定壓力監(jiān)測范圍約為0.544kPa～54.444kPa。這主要得益于1+1羅紋導(dǎo)電織物優(yōu)異的力學(xué)性能，在較小的外力作用下可實(shí)現(xiàn)較大的形變，電阻值迅速變化實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的響應(yīng)性。

　　高壓放大器推薦：ATA-7025

　　圖：ATA-7025高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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