基于压力传感器和致动器的智能感知器件研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wwmmkk
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
具有感知功能的传感器和致动器是与人们生活最密切相关的一类器件,它们的共同特点就是能够感知压力或电等刺激信号并实现信号间的相互转换。由于在实际生活和工业生产中,电信号的检测与输出手段是最成熟的,且力学信号也是无处不在的,故研究力-电间的相互转换是十分必要的。本文以柔性智能传感器和致动器为研究对象,针对目前它们在制作方法和应用上存在的一些问题进行探讨。本文主要内容和创新点如下:1.通过改变活性材料内部结构构建了力-电转换的传感器。采用一种商业化的重量轻,成本低,可压缩的原材料和简便的制造技术来制备传感器件。通过简单的碳化处理把商业化的三聚氰胺泡沫转换为石墨化、内部纤维部分断裂的三维网络结构的弹性碳泡沫。与最近几年出现的三维结构传感器相比,它不但避免了制作传感材料工序复杂和材料昂贵的问题,而且还克服了器件反应迟钝、工作状态不稳定和压强低于10 kPa时工作困难的缺点。我们得到的传感器的灵敏度高达100.29 kPa-1,在11000次重复施压-解压测试中展示出良好的循环稳定性。它可以清晰地检测到大约低至3 Pa的压强(与这个压强相对应的施压物体的质量约为30.4 mg)。2.通过改变活性材料与电极之间的接触构建了力-电转换的传感器。采用具有褶皱的石墨烯膜作为导电材料和水溶性的PVA纳米线作为隔离物来改善传感器的性能。从活性材料和结构设计这两个影响压阻传感器性能的主要因素出发,通过表面粗糙的聚二甲基硅氧烷(PDMS)模板得到了作为导电材料的褶皱石墨烯膜,使用静电纺丝制备技术得到的PVA纳米线作为隔离层调节传感器的结构。这不但避免了传统光刻工艺的工序复杂、成本高、耗时长等缺点,而且改善了由于微观结构均匀,在一定载荷下导致变形很容易达到饱和的一般隔离层缺点。获得了灵敏度高达28.34kPa-1的传感器,能够识别出重量约22.4 mg(2.24 Pa)的轻质大米,经过6000次反复施压-解压循环测试后,显示出优异的耐久性和可靠性,可以检测微弱的脉搏跳动和监测人类的各种运动行为。3.通过构建MXene和LDPE双层膜结构实现了电-力转换的致动器。采用热膨胀系数差别较大的MXene和低密度聚乙烯(LDPE)两种材料制备高性能的致动器。MXene是一种新型二维材料,具有良好的亲水性、优异的导电性、稳定性好等优点,已经在各个领域取得了许多成果。然而,MXene材料在致动器中的使用则很少被提及。我们通过简单的涂覆方法得到了MXene和LDPE双层膜结构的致动器。在低电压的刺激下能够快速响应,在热能的刺激下能够举起相当于其自身重量6.4倍的负载,在光照刺激下它能够负重前行。该工作克服了一般致动器运行时所需的电压或温度过高而导致资源浪费的缺点。此致动器可以很容易地与其它器件一起集成到电路中,在以后的集成化器件中具有很大的应用前景。
其他文献
本文主要对市政工程施工技术的优化措施展开研究,从而满足人民群众对于市政工程的实际需求。
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
根据财政部、监察部、审计署、国家预防腐败局《关于开展全国政府采购执行情况专项检查的通知》和江西省宜春市会议的要求和部署,樟树市已全面开展政府采购执行情况专项检查活
现代生物化工中的酶工程是生物工程中的重要内容,也是开发和创新应用生物工程中必不可少的研究。酶工程在生物工程中的应用并不是独立存在的,而是与发酵工程、细胞工程、基因
由于气候变暖及其伴随的暖干化现象,特别是在半干旱/半湿润环境下,全球森林普遍面临着生产力降低和死亡率增加的风险。大兴安岭林区是我国重要的木材生产基地,该地区森林生长
认知惰性,是强加于学生身心的诸多不合理的心理因素生成;是学生对某些教学内容长期似是而非、似懂非懂的情况下逼不得已的自我保护。一旦学生习惯于被动接受,习惯于人云亦云
危险性较大的分部分项工程是指建筑工程在施工过程中存在的、可能导致作业人员群死群伤或造成重大不良社会影响的分部分项工程危险性较大的分部分项工程施工时间点统称为节点
电视机遥控器电池盖是日常生活中常见的塑料件,结构较为复杂.以该塑件为例,运用UG 6.0软件完成了产品建模、分模、浇注系统、冷却系统及斜顶杆抽芯机构的设计.模具采用侧向抽
以甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙醇胺为原料、吩噻嗪为阻聚剂、钛酸异丙酯为催化剂,通过酯交换法催化合成了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA)。考察了催化剂种类、催化剂用量(m(钛酸