摘要
在物联网高速发展的时期，各种可穿戴柔性传感器的应用引起了人们普遍重视，其适应于各种复杂的情况且具有体积小、重量轻、易于携带等特点。利用喷涂、旋转涂层、丝网印刷等这些传统制备柔性传感器的方法虽然可以实现高速和大规模的印刷，但由于产品的分辨率和导电性不高，难以满足实际应用需求。电流体动力(EHD)打印是一种新兴的非接触式、高分辨、环保型的打印技术，与接触式印刷相比，不仅能按需喷印图案，还具有重复率高、图案形状设计灵活可控等诸多优点。 本文以进一步提高喷印分辨率，制备高性能的柔性温度和压力传感器为主要目的，同时为有效解决在实际喷印中材料、喷头、器件浪费等问题，提出了对电喷印技术理论-仿真-实验验证相结合策略，得到金属图形化打印的最佳喷印工艺参数，进而制备了柔性温度和压力传感器，并对传感器的传感性能和稳定性进行了试验，测试结果表明柔性传感器具有低成本、高灵敏度、操作简单、机械性能好等优势。本文的主要研究内容如下： 以电流体动力喷印为研究对象，系统阐述了在喷印过程中经典流体力学和电动力学相结合的工作原理，并对喷印过程的锥射流喷印模式稳定性影响因素进行分析，探究了形成稳定锥射流的临界电压和最小流速的原因。在理论分析的基础上，使用多物理仿真软件COMSOLMultiphysics对电喷印过程进行数学建模和仿真分析，探究了不同喷印工艺参数（喷印电压、高度、墨水黏度等）对喷印过程稳定性的影响，得到了稳定性喷印的最优喷印工艺参数，并应用到电喷印实验平台对银浆成线效果和图形化性能进行实验验证。 根据柔性温度传感器的工作原理，结合得到的最佳喷印参数，以纳米银浆作为喷墨材料，利用电喷印技术和烧结工艺，研究了不同柔性基材（菲林膜、PI膜、PET膜）下温度传感器的印刷效果和导电性能，接着对不同图案形状的温度传感器的温度特性进行表征与分析，最后以PET为柔性衬底上制备了网格形温度传感器，具有透明度高，测量范围大、线性度好等优势。 根据压力传感器的传感机制，利用电喷印技术、压感材料，以纳米纤维素纸(NCP)为基板，制备了一种压阻式压力传感器，表面用PET薄膜进行防潮封装。对其制备流程进行详细的论述，并进行了可靠性和灵敏度测试，该压力传感器在0-50kPa的压力范围内可承受轻、中、重三种按压状态，并在弯曲状态下保持了良好的性能。既具有柔性弯曲特性又有较高的灵敏度，可以适应不同的应用场景。 结合柔性可穿戴设备广阔的应用前景，设计了基于柔性压力传感器的指压监测装置，由柔性压力传感器模块、电压转换模块、单片机模块和显示模块组成，可以实现对手指压力数据的实时监测。
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