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ATA-7025高壓放大器在電致發光紗線性能研究中的應用

時間:2025/4/17閱讀:86
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  實驗名稱:觸覺控制式電致發光紗線及其壓力響應性能研究

  研究方向:本實驗聚焦壓敏型電致發光紗線的視覺交互應用,采用加捻工藝制備柔性電致發光紗線,結合基于壓阻效應的壓敏織物,構筑觸控電致發光紗線。其中,壓敏織物作為壓力傳感端,具有高靈敏度(在低壓力范圍內約為0.4095kPa-1)、快響應性(響應時間<50ms)及優異的循環耐久性(>8000次),可充分感知、記錄、分辨人體動作壓力,實現動態監測及觸控功能;柔性電致發光紗線作為發光響應端,亮度可達80.93±4.00cd/m2,能滿足夜間閱讀的照明需求。觸控柔性電致發光紗線的構筑可以實現壓力刺激下的即時發光響應,為智能穿戴、運動訓練、醫療保健等領域的高效視覺交互提供了一種實用方案。

  實驗目的:實驗采用加捻工藝制備柔性電致發光紗線,并結合壓敏織物,實現對壓力刺激的發光響應。

  測試設備:ATA-7025高壓放大器、函數信號發生器、成像亮度計、光譜亮度計、電子顯微鏡、紅外熱像儀等。

觸控電致發光紗線示意圖及實物

  圖1:觸控電致發光紗線示意圖及實物

  實驗過程:

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

  實驗結果:

壓敏織物的傳感性能(a)靈敏度,(b)響應時間,(c)在不同壓力下的電阻變化,(d)應力-應變曲線,(e)循環耐久性能

  圖2:壓敏織物的傳感性能(a)靈敏度,(b)響應時間,(c)在不同壓力下的電阻變化,(d)應力-應變曲線,(e)循環耐久性能

  對壓敏織物單個監測單元的靈敏度進行測試,結果如圖2所示。可知,壓敏織物在不同的壓力范圍內顯示出不同的靈敏特性。在低壓力范圍(0~3kPa)內,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。當壓力處于較大范圍(>70kPa)時,靈敏度降低至0.0107kPa-1。這是由壓阻式柔性傳感器的工作機制導致的。

  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定的初始電阻后,施加2g砝碼,壓敏織物監測單元電阻由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,電阻變化率依次為32%、41%、65%、70%、76%,穩定壓力監測范圍約為0.544kPa~54.444kPa。這主要得益于1+1羅紋導電織物優異的力學性能,在較小的外力作用下可實現較大的形變,電阻值迅速變化實現優異的響應性。

  高壓放大器推薦:ATA-7025

  圖:ATA-7025高壓放大器指標參數

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