應用案例

　　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。

　　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：

　　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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