柔性自供电温度敏感单元设计与应用研究

发布时间：2021-08-30 08:30

　　随着微能源技术发展的重要节点,柔性自驱动电子器件成为新型传感单元不可忽视的战略交叉高地。然而,传统的温度敏感单元受外部电源限制,存在材质坚硬、非便携和长期更换电池等一系列缺点。因此,改变传统的温度监测方法,并赋予监测设备以便携、远程和实时监测功能是实现柔性传感与智能电子相结合的重要一步。近年来,日益成熟的摩擦电和热释电微能源采集设备因其材质柔软、较好的便携性和无需外部电源等在自驱动传感领域备受世界广泛关注。基于不同传感机制的温度敏感材料人们拥有相对成熟的探索,但温度传感测试中很难实现无外接电源,成为柔性自供电传感领域的一大挑战。传统的温度传感器尽管实现了一定温度监测特性,但无法实现便携式、实时和远程温度响应,无疑是困扰智慧电子器件的一致命弱点。为此提出的基于摩擦电和热释电材料通过捕获环境或人体热能并转化为电能,对解决环境温度、人体呼吸热和口腔温度敏感单元供能限制提供实际化应用保障。本文围绕新型柔性温度敏感材料结合环境/人体温度实时监测应用需求,具体做如下研究:（1）提出并制备了一种基于聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE）摩擦电机制的自供电温度传感单元。利用PVDF的热释电性增... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

微能源技术作为自驱监测应用场合Fig.1-1Micro-energytechnologyasaself-drivingmonitoringapplication

中北大学学位论文3成式温度传感三种[32-34]。其温度传感机制均为温度变化引起的聚合物电阻改变，即当给恒定外加电源，温度改变导电填充材料间距离，导致电阻变化，引起输出电流不同实现温度测量。图1-2斯坦福大学柔性温度传感器Fig.1-2FlexibletemperaturesensorofStanfordUniversity2012年斯坦福大学利用聚乙烯(PE)和环氧乙烷(PEO)为聚合物基体，Ni作为导电填充材料，解决了单一聚合物多次温度测量过程中重复性差问题[35]。其中选择温度响应可调（-45℃-60℃）半结晶共聚物PEO，PE作为聚合物基体保证温度循环测试中温度再现性。经测试，当Ni填充重量比为40%，PE/PET重量比为2:1,同时给定恒定外加电流，其温度监测范围为35-42℃灵敏度为0.3V/℃。图1-3韩国高丽大学柔性温度传感阵列Fig.1-3FlexibletemperaturesensorarrayofKoreaKoryoUniversity

中北大学学位论文3成式温度传感三种[32-34]。其温度传感机制均为温度变化引起的聚合物电阻改变，即当给恒定外加电源，温度改变导电填充材料间距离，导致电阻变化，引起输出电流不同实现温度测量。图1-2斯坦福大学柔性温度传感器Fig.1-2FlexibletemperaturesensorofStanfordUniversity2012年斯坦福大学利用聚乙烯(PE)和环氧乙烷(PEO)为聚合物基体，Ni作为导电填充材料，解决了单一聚合物多次温度测量过程中重复性差问题[35]。其中选择温度响应可调（-45℃-60℃）半结晶共聚物PEO，PE作为聚合物基体保证温度循环测试中温度再现性。经测试，当Ni填充重量比为40%，PE/PET重量比为2:1,同时给定恒定外加电流，其温度监测范围为35-42℃灵敏度为0.3V/℃。图1-3韩国高丽大学柔性温度传感阵列Fig.1-3FlexibletemperaturesensorarrayofKoreaKoryoUniversity

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PVDF-TrFE薄膜的柔性自供电传感器[J]. 郭雪培,侯晓娟,杨玉华,李修丞,丑修建.  仪器仪表学报. 2018(07)
[2]穿戴式无线生理参数采集装置的设计与实现[J]. 王钧铭,王选钢,赵力.  电子器件. 2008(06)

博士论文
[1]面向自供电人体运动信息采集的柔性摩擦纳米发电机研究[D]. 田竹梅.中北大学 2018



本文编号：3372441