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基于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳納米線圈/碳納米管的柔性應(yīng)變傳感器的研究

發(fā)布時(shí)間:2021-03-04 20:39
  近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、光電子學(xué)、材料科學(xué)、機(jī)械學(xué)等領(lǐng)域的協(xié)同進(jìn)步,人工智能技術(shù)以前所未有的速度迅猛發(fā)展,而由此衍生出的智能可穿戴設(shè)備也成為了科研工作者們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。作為智能可穿戴設(shè)備中不可或缺的重要組件之一,柔性應(yīng)變傳感器自然成為了當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn),該類傳感器由于可拉伸、靈敏度高等特點(diǎn),在健康監(jiān)測(cè)、電子皮膚、機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前研究和應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)變傳感器是電阻式應(yīng)變傳感器,它可以有效地將應(yīng)變傳感介質(zhì)的物理形變轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮枳兓?從而達(dá)到應(yīng)變傳感的目的。多種材料都可以用作應(yīng)變傳感器中的傳感介質(zhì),例如金屬納米材料、聚合物材料以及碳納米材料等。其中,碳納米材料因其納米尺度的交叉接觸、機(jī)械特性和導(dǎo)電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn),非常適合用作應(yīng)變傳感器中傳感介質(zhì)的材料。本論文主要內(nèi)容如下:首先,對(duì)以單根碳納米線圈為載體的應(yīng)變傳感單元的傳感特性進(jìn)行了研究。由于碳納米線圈有著獨(dú)特的三維螺旋形貌,使其本身具有良好的彈性,因此具備發(fā)生拉伸形變的基本條件。為了使其在拉伸過(guò)程中產(chǎn)生導(dǎo)電性的明顯改變,本研究以單根碳納米線圈為應(yīng)變母體,在其表面依次沉積一層氧化鋁薄膜和鈦薄膜分別作為絕緣層... 

【文章來(lái)源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】:124 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:博士

【部分圖文】:

基于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳納米線圈/碳納米管的柔性應(yīng)變傳感器的研究


圖1.3用“Stop-and-Go”方法制作的不同尺寸條紋的光學(xué)顯微鏡圖片[31]

熱塑性聚氨酯,復(fù)合帶,掃描電鏡圖,石墨


??質(zhì)層。利用這種印刷技術(shù)制作的應(yīng)變傳感器的制作過(guò)程圖如圖1.4(a)所示,制得的銀納??米顆粒的掃描電子顯微鏡圖片如圖1.4(b)所示。這種應(yīng)變傳感器對(duì)小壓力的響應(yīng)比較靈??敏,在0-500Pa的壓強(qiáng)下都可以產(chǎn)生比較明顯的電阻變化,在34?Pa的壓強(qiáng)下,其靈敏??度達(dá)到了?0.59/Pa。??a?Strain?sensor??Squeeg^^^T^9NPmk?CNT-AgNPfilm?Flexiblesubst^^^^?b??圖1.4用印刷法制備碳納米管-銀納米顆;嵝詰(yīng)變傳感器。(a)制作過(guò)程??圖;(b)印刷法得到的碳納米管-銀納米顆粒薄膜的掃描電鏡圖%。??Fig.?1.4?Fabrication?of?the?CNT-AgNP-based?flexible?strain?sensor?fabricated?by?a??screen?printing?method,?(a)?Fabrication?process,?(b)?SEM?image?of?the?printed?CNT-AgNP??Song等人制備了一種石墨烯和熱塑性聚氨酯復(fù)合的帶狀結(jié)構(gòu),然后將這種復(fù)合??帶狀結(jié)構(gòu)浸泡在三氟乙酸銀溶液中2小時(shí)使該結(jié)構(gòu)膨脹,之后將其從溶液中移出,并用??水合肼對(duì)該結(jié)構(gòu)中的銀離子進(jìn)行還原即可形成銀納米顆粒,該結(jié)構(gòu)的表面形貌如圖1.5??所示,其中(a)圖為銀納米顆粒分布的斷面圖,(b)圖為斷面放大圖,(c)圖為銀納??米顆粒的分布圖。將石墨烯-銀納米顆粒-熱塑性聚氨酯復(fù)合結(jié)構(gòu)作為傳感介質(zhì)制成的應(yīng)??變傳感器可以達(dá)到1000%的超高應(yīng)變量

應(yīng)變傳感器,碳納米管,法制,柔性


??質(zhì)層。利用這種印刷技術(shù)制作的應(yīng)變傳感器的制作過(guò)程圖如圖1.4(a)所示,制得的銀納??米顆粒的掃描電子顯微鏡圖片如圖1.4(b)所示。這種應(yīng)變傳感器對(duì)小壓力的響應(yīng)比較靈??敏,在0-500Pa的壓強(qiáng)下都可以產(chǎn)生比較明顯的電阻變化,在34?Pa的壓強(qiáng)下,其靈敏??度達(dá)到了?0.59/Pa。??a?Strain?sensor??Squeeg^^^T^9NPmk?CNT-AgNPfilm?Flexiblesubst^^^^?b??圖1.4用印刷法制備碳納米管-銀納米顆粒基柔性應(yīng)變傳感器。(a)制作過(guò)程??圖;(b)印刷法得到的碳納米管-銀納米顆粒薄膜的掃描電鏡圖%。??Fig.?1.4?Fabrication?of?the?CNT-AgNP-based?flexible?strain?sensor?fabricated?by?a??screen?printing?method,?(a)?Fabrication?process,?(b)?SEM?image?of?the?printed?CNT-AgNP??Song等人制備了一種石墨烯和熱塑性聚氨酯復(fù)合的帶狀結(jié)構(gòu),然后將這種復(fù)合??帶狀結(jié)構(gòu)浸泡在三氟乙酸銀溶液中2小時(shí)使該結(jié)構(gòu)膨脹,之后將其從溶液中移出,并用??水合肼對(duì)該結(jié)構(gòu)中的銀離子進(jìn)行還原即可形成銀納米顆粒,該結(jié)構(gòu)的表面形貌如圖1.5??所示,其中(a)圖為銀納米顆粒分布的斷面圖,(b)圖為斷面放大圖,(c)圖為銀納??米顆粒的分布圖。將石墨烯-銀納米顆粒-熱塑性聚氨酯復(fù)合結(jié)構(gòu)作為傳感介質(zhì)制成的應(yīng)??變傳感器可以達(dá)到1000%的超高應(yīng)變量

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于ZnO納米線與P(VDF-TrFE)纖維的高柔性應(yīng)變傳感器在可穿戴電子器件方面的應(yīng)用(英文)[J]. 陳帥,婁正,陳娣,陳照軍,姜?jiǎng)P,沈國(guó)震.  Science China Materials. 2016(03)



本文編號(hào):3063879

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