纳米粒子密集点阵应变传感器的响应特性研究

发布时间：2021-07-14 05:11

　　应变传感器在生产、生活、科学研究的各个领域中都有重要的应用,随着社会的发展和科技的进步,人们对成本更低、功耗更小、灵敏度更高、稳定性更强的传感器产生了更强的需求。近年来,纳米技术与纳米技术的发展,制备出更轻更薄、体积更小、可以弯折适用于可穿戴设备的柔性应变传感器已成为可能。本文通过在镀有银叉指电极的PET薄膜表面,沉积钯纳子密集点阵来制备柔性的应变传感器。这种传感器对PET薄膜衬底的形变的响应是通过纳米粒子点阵的整体电导的改变而体现的,在应变测量中同时具备高灵敏度和大量程。本文着重探讨了纳米粒子点阵参数对所制备传感器的应变响应特性的影响。研究表明,钯纳米粒子密集点阵应变传感器对应变的响应特性很大程度上受纳米粒子覆盖率的影响。在达到渗流阈值之后,纳米粒子覆盖率越低的样品,量规系数越大;在施加中度应变（0.1%至0.3%）时,应变传感器保持基本固定的量规系数,电阻对于所施加应变的响应是线性的。对于低覆盖率的样品,即使在施加最小应变时,传感器样品依然维持着较高的量规系数。当所施加的应变大于0.3%时,应变传感器展现出量规系数进一步增大的特性。通过控制纳米粒子的沉积过程,我们制得了一种拥有接近... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２用于医护应用的大面积柔性应变传感器阵列??

对于新型柔性应变传感器的研宄大多着眼于提高灵敏度，扩大测量范围，??简化信号处理过程，降低制造成本和简化制造方法。采用新的纳米材料和纳米技??术在某种程度上可以达到这个目的［１８－２０］。图１．２所示为可用于医护应用的柔性??传感器，它弥补了高性能传感器（硅应变传感器）刚性和平面状的缺点，可以良??好的贴合皮肤，实时检测患者的心率、呼吸、血压、体温等数据。??Ｆｌｅｘｉｂｌｅ，?ｗｅａｒａｂｌｅ?ｓｅｎｓｏｒ??图１．２用于医护应用的大面积柔性应变传感器阵列??目前有很多采用了对压力敏感的纳米结构制备的应变传感器，包括使用纳米??线［２１，?２２］、纳米管［２３－２５］、石墨烯［２６－２８］、纳米薄膜［２９－３１］以及纳米多晶硅薄膜??晶体管［３２］。其微观结构如图１．３中所示。它们都表现了基于其纳米结构的优异的??应变传感特性。??４??

?的静电能，下一个电子要到达此纳米??粒子，就必须克服Ｅｃ，即外加的电压需增加Ｕｆ．＝ｅ／（２Ｃ）才能满促条件，该过程??中电流电压变化如图１．４中所示。??个??＾ＲＣ－??２＊’ｒｃ＿??＾２０?＊２＊＾２Ｃ?＂＊’２Ｃ?Ｉ：??—１—１—｜—！—ｉ—ｆ—？????，２Ｃ?？２Ｃ?？２Ｃ?Ｕ??＿％Ｃ??－２８／ｒｃ??图１．４理想单电子隧穿过程的ＩＶ曲线??这种情况下，电子不能像在金属大块材料中那样进行经典的欧姆输运，而是??以单电子传输的方式一个一个输运。利用单电子隧穿和库伦阻塞效应，可以构成??单电子晶体管和量子开关［３３，?３４］，对新一代微电子器件有着重要的意义。??但是需要注意的是，库仑阻塞的发生必须满足两个前提条件［３５，?３６］：?（１）热??涨落的影响要小，即温度要足够低，电容要足够小，才能能让匕发挥关键作用；??（２）量子涨落能要小，满足＝ｅ２／２Ｃ?，即隨穿势垒的电阻值Ｒｔ？要远??大于量子电阻值。??６??

【参考文献】：
期刊论文
[1]开发新型合金材料的新工艺——机械合金化法[J]. 梅本富,吴炳尧.  材料科学与工程. 1992(04)



本文编号：3283483