智能化是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向,而機(jī)器觸覺(jué)則是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中非常重要的一環(huán),而實(shí)現(xiàn)智能化機(jī)器觸覺(jué)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)——觸覺(jué)傳感器技術(shù),是制約其發(fā)展的重要因素。對(duì)觸覺(jué)信號(hào)的感知,既要滿足對(duì)高靈敏度的要求,又需要適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。柔性觸覺(jué)傳感器在智能制造、醫(yī)療健康、人機(jī)交互等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注,但由于在現(xiàn)階段的研究中面臨著諸如傳感器靈敏度低、成本過(guò)高、制作工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差等問(wèn)題,柔性觸覺(jué)傳感器在市場(chǎng)化應(yīng)用中仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文圍繞柔性電子皮膚面臨的諸多挑戰(zhàn),研究了微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料優(yōu)化對(duì)柔性電子皮膚的靈敏度和穩(wěn)定性帶來(lái)的性能提升。本文首先論述了柔性電子皮膚研究取得的成果和面臨的挑戰(zhàn),闡述了柔性觸覺(jué)的傳感的選題背景和研究意義,并且在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上提出了一種具有微納結(jié)構(gòu)的石墨烯納米墻電極和共形復(fù)合介電薄膜的高靈敏電容式觸覺(jué)傳感器。隨后對(duì)石墨烯電極進(jìn)行了微觀形貌表征,并研究了電極表面的微納結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器靈敏度的影響。接著,根據(jù)電容式觸覺(jué)傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并結(jié)合觸覺(jué)傳感器的多功能傳感需求,設(shè)計(jì)并制備了與石墨烯納米墻電極表面的微納結(jié)構(gòu)共形的氧化鋅復(fù)合柔性介電層,最終制備了電容式柔性傳感器樣品。... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１石墨烯多孔泡沫壓力傳感器??

基于石墨烯材料的力敏和光敏電子皮膚研究??人類皮膚觸覺(jué)起著至關(guān)重要的作用，他們利用砂紙為模具，還原氧化石墨烯為導(dǎo)??電材料，設(shè)計(jì)出了一種與皮膚結(jié)構(gòu)類似的觸覺(jué)傳感器，如圖１．４所示。這種傳感??器仿照了皮膚表皮下層的紋理結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩片面對(duì)面的電極貼合時(shí)，會(huì)由于不規(guī)則??的凸起而形成一系列的導(dǎo)電通道，隨著外部壓力的逐漸增大，導(dǎo)電通道的數(shù)量逐??步增多，從而使整個(gè)器件的電阻在外界壓力的作用下有了明顯的變化。但是這種??利用還原氧化石墨烯復(fù)合ＰＤＭＳ為電極材料的器件存在較大遲滯等缺點(diǎn)，并且??材料的制作工藝也較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)圖形化。??（Ａ＞?（ｂ）ｌ?．．．．．．．Ｚ．．…選瓢??ｆｎ「——１??Ｍｅｒｋｅｌ?ｄｉｓｋ?ａｓ??ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ａｃｃｅｐｔｏｒ??（Ｄ）．．?，翁?３？：．＇，?＾??ａｂｒａｓｉｖｅ?ｐａｐｅｒ?ＰＤＭＳ?ｃｏａｔｉｎｇ?ＰＤＭＳ?ｐｅｅｌｉｎｇ?ＧＯ?ｃｏａｔｉｎｇ?ＧＯ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｆａｃｅ＊ｔｏ?ｆａｃｅ?ｐａｃｋａｇｅ??ｍｍｍ??圖１．４以砂紙為模具的人類皮膚表皮結(jié)構(gòu)仿生觸覺(jué)傳感器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ａ?ｂｉｏｎｉｃ?ｔａｃｔｉｌｅ?ｓｅｎｓｏｒ?ｏｆ?ｈｕｍａｎ?ｓｋｉｎ?ｅｐｉｄｅｒｍａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｕｓｉｎｇ?ｓａｎｄｐａｐｅｒ?ａｓ??ｍｏｌｄ??壓阻式觸覺(jué)傳感器在近年取得了飛速的發(fā)展，這一類傳感器具備制作工藝簡(jiǎn)??單，穩(wěn)定性較好，靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)，并且壓阻式觸覺(jué)傳感器在實(shí)現(xiàn)大面積陣列??傳感器時(shí)也有其優(yōu)勢(shì)：陣列傳感器中只需要對(duì)像素點(diǎn)的電壓或者電流信號(hào)進(jìn)行提??取，隨后進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算轉(zhuǎn)換就能得到電阻值。但是壓阻式傳感器的缺點(diǎn)也很明??顯，

移到聚二甲基硅氧烷，并且硅襯底可重復(fù)使用。ＰＤＭＳ??具有透明度高、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。ＰＤＭＳ和ＧＮＷｓ無(wú)可挑剔的??生物相容性保證了電子皮膚可安全適用于人體。更重要的是，ＧＮＷｓ與ＰＤＭＳ的??組合將大大改進(jìn)在大拉伸和彎曲條件下的機(jī)械可靠性。??２．１．１石墨烯納米墻的電學(xué)與力學(xué)性質(zhì)??石墨烯納米墻是由二維的石墨烯進(jìn)行三維堆疊生長(zhǎng)形成的具有三維結(jié)構(gòu)的??石墨烯材料。石墨烯納米墻由于其特殊的結(jié)構(gòu)和特殊的力學(xué)性能和電學(xué)性能，在??眾多的領(lǐng)域內(nèi)都有應(yīng)用。石墨烯納米墻的結(jié)構(gòu)如圖２．】所示ｔ５８］。??圖２．１石墨烯納米墻結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｎａｎｏｗａｌｌｓ??１７??


本文編號(hào)：3488368