基于MXene的柔性压力传感器的研制

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lazysheep85
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随着计算机技术,生物医学设备,人机接口和电子皮肤设备等广泛应用,压力感测领域迅速发展。石墨烯在过去几年中一直主导着2D材料的研究领域,成为最有前途的2D材料。Yury Gogotsi课题组于2011年首次发表MXene,该二维材料类似于石墨烯,MXene具有大的比表面积,高的导电性,良好的强度和其它优异性能。该新型二维材料系列在能量存储,电磁干扰屏蔽,透明导电电极和场效应晶体管以及其他领域已被广泛应用。然而,在实际应用中较少人利用层状结构的MXene层间距离的变化导致电导率变化进行应用开发。为了降低传感器成本,简化制造步骤,尤其重要的是提高灵敏度以满足现实要求。本文对柔性压力传感器和新型二维材料MXene展开研究,MXene具有相对较宽的层间距离,因此在外部压力下具有高灵敏度和灵活性,出色的金属导电性和亲水性,使得MXene成为压阻式传感器有希望的传感材料,可提供出色的传感性能。通过简单有效的工艺方法制造了基于Ti3C2-MXene和叉指电极的柔性压力传感器,该传感器由三层组成,叉指电极作为底层,MXene层作为中间层,硅胶膜为顶层。对基于MXene的柔性压力传感器硬件进行详细设计,先通过惠斯通电桥进行信号采集,后进行信号的处理与转换,利用运算放大器对采集的信号进行放大处理,利用模拟数字转换器,将放大的模拟信号转化为数字信号,对Arduino开发板进行详细程序设计,传感器采集的信号通过Arduino进行数据处理,最后使用OLED进行显示。基于MXene的柔性压力传感器可以响应各种压力,它具有快速响应,高灵敏度和良好的稳定性。
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