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电活性聚合物薄膜柔性结构的动态特性分析与实验被引量：1: 2012年; 针对用电活性聚合物(EAP)薄膜制造柔性智能器件提出的理论模型和性能要求,采用一种铁电高分子聚合物薄膜制作了柔性结构器件,建立了它的动力学方程、振动行为模型及其机电性能描述。研究了预张力-抗弯刚度、驱动电压、器件几何参数对柔性薄膜器件性能的影响。提出了柔性薄膜器件在预张力和抗弯刚度共同作用下的振动行为模型及其特征化描述,用数值模拟和有限元仿真研究了杨氏模量及预张力-刚度比对柔性薄膜结构振动行为的影响,基于有限元模型与激光多普勒技术模拟和实测了EAP薄膜柔性结构的模态振型。此外,基于压电激励-激光拾振方法研究了驱动电压及器件几何尺寸对EAP薄膜柔性结构动态响应特性的影响。实验结果验证了激光多普勒技术用于EAP薄膜智能器件测试的有效性,揭示了EAP薄膜柔性结构器件的工作机理及动态性能,1V驱动电压可产生精密位移21.6nm。本文为研究EAP薄膜器件提供了理论基础和实验依据。; 张冬至崔天宏; 关键词：电活性聚合物动态特性激光多普勒技术

静电诱导自组装碳纳米管薄膜的结构表征与电学性能被引量：8: 2014年; 为了给高性能微机电系统(MEMS)薄膜器件提供复合功能薄膜材料,本文将功能化碳纳米管与聚电解质溶液交互沉积技术用于静电诱导逐层自组装碳纳米管/聚合物薄膜。对薄膜制备及其性能的可调控性进行了表征和测试。扫描电镜显微(SEM)形貌观察表明,碳纳米管与聚合物分子链结合致密,形成了质地均匀的随机碳纳米管网络结构。拉曼光谱结果表明,碳纳米管在径向呼吸、缺陷振动、拉伸振动等模式下的指纹特征光谱证实了碳纳米管的有效组装和加载。用石英晶体微天平(QCM)对碳纳米管/聚合物薄膜自组装过程进行了在线实时监测,结果揭示了沉积薄膜厚度和薄膜结构的可调控性。当聚电解质层数由0递增到5时,子层膜厚由6.31nm增加到111.59nm,碳纳米管加载体积比由72.35%减小到14.78%。此外,基于I-V表征研究了碳纳米管填充体积比及其薄膜厚度对碳纳米管/聚合物薄膜电学特性的影响,为实现碳纳米管/聚合物薄膜电学性能的可调节性提供了实验及理论依据。; 张冬至; 关键词：碳纳米管电学性能

压电喷墨驱动器结构优化与仿真分析被引量：3: 2013年; 压电驱动器利用逆压电效应作为压电喷墨打印机的核心驱动装置,其结构设计及参数优化决定喷墨质量的性能优劣。基于ANSYS软件平台对双压电圆膜陶瓷振子驱动器的振动位移、谐振频率、振动模态及其谐响应进行了计算机仿真研究,并对其材料选择、结构设计及其参数等进行了一系列的优化。实践表明,ANSYS仿真实验不仅为压电驱动喷射装置的系统设计、成型制造及实验研究提供理论依据,而且为学生创新能力和科研能力的培养提供了有利的平台。; 张冬至童俊任旭虎夏伯锴; 关键词：喷墨压电驱动结构优化模拟仿真

基于电活性聚合物薄膜柔性器件的触觉传感特性被引量：11: 2014年; 针对电活性聚合物（EAP）薄膜制造柔性智能器件的发展要求,分析了电活性聚合物薄膜的正/逆力-电特性及发电机理,采用静电诱导自组装技术在电活性聚合物表面制备了碳纳米管薄膜电极,然后构建了柔性传感器件.实验研究了EAP柔性器件的手指关节弯曲姿态及脚踏运动触觉的传感特性.扫描电子显微（SEM）形貌观察表明：碳纳米管薄膜呈网状结构且质地致密均匀.基于EAP柔性器件的手指弯曲姿态实验结果表明：在手指弯曲度为15～90°时,输出电压峰值为1.2～3.7V,展示了输出电压峰值与手指弯曲度之间的高线性度,线性相关系数为0.9951.此外,采用EAP薄膜器件对踏步触觉进行了实验测试,其输出电压峰值在1V左右,而且具有响应快、可重复性好等优势.本文的研究为电活性聚合物薄膜型电子皮肤及触觉传感器的发展提供了理论基础和实验依据.; 张冬至童俊刘哲夏伯锴; 关键词：碳纳米管触觉传感

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山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2012DX044)