ATA-7025高压放大器在电致发光纱线性能研究中的应用

实验名称：触觉控制式电致发光纱线及其压力响应性能研究

研究方向：本实验聚焦压敏型电致发光纱线的视觉交互应用，采用加捻工艺制备柔性电致发光纱线，结合基于压阻效应的压敏织物，构筑触控电致发光纱线。其中，压敏织物作为压力传感端，具有高灵敏度（在低压力范围内约为0.4095kPa-1）、快响应性（响应时间＜50ms）及优异的循环耐久性（＞8000次），可充分感知、记录、分辨人体动作压力，实现动态监测及触控功能；柔性电致发光纱线作为发光响应端，亮度可达80.93±4.00cd/m2，能满足夜间阅读的照明需求。触控柔性电致发光纱线的构筑可以实现压力刺激下的即时发光响应，为智能穿戴、运动训练、医疗保健等领域的高效视觉交互提供了一种实用方案。

实验目的：实验采用加捻工艺制备柔性电致发光纱线，并结合压敏织物，实现对压力刺激的发光响应。

测试设备：ATA-7025高压放大器、函数信号发生器、成像亮度计、光谱亮度计、电子显微镜、红外热像仪等。

图1：触控电致发光纱线示意图及实物

实验过程：

制备触控式电致发光纱线，针对压敏织物的传感性能测试，然后采用函数信号发生器（输出频率：10~10000Hz，输出电压：2V）和高压放大器（放大倍数：0~1000）对柔性电致发光纱线进行驱动。采用成像亮度计（积分模式：固定模式，固定时间：10ms）对不同电场条件下的柔性电致发光纱线的亮度进行测试表征，然后进行其他测试表征。

实验结果：

图2：压敏织物的传感性能（a）灵敏度，（b）响应时间，（c）在不同压力下的电阻变化，（d）应力-应变曲线，（e）循环耐久性能

对压敏织物单个监测单元的灵敏度进行测试，结果如图2所示。可知，压敏织物在不同的压力范围内显示出不同的灵敏特性。在低压力范围（0~3kPa）内，压敏织物灵敏度为0.4095kPa-1，线性度较好。随着压力的增大，线性度恶化。当压力处于较大范围（＞70kPa）时，灵敏度降低至0.0107kPa-1。这是由压阻式柔性传感器的工作机制导致的。

图2c示出压敏织物在不同压力下的电阻变化。可知，对压敏织物施加一定压力使其具有稳定的初始电阻后，施加2g砝码，压敏织物监测单元电阻由22280Ω降至21478Ω，电阻变化率超3%。之后依次放置10、20、50、100、200g砝码时，电阻变化率依次为32%、41%、65%、70%、76%，稳定压力监测范围约为0.544kPa～54.444kPa。这主要得益于1+1罗纹导电织物优异的力学性能，在较小的外力作用下可实现较大的形变，电阻值迅速变化实现优异的响应性。

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图：ATA-7025高压放大器指标参数

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