基于网状结构碳纳米线圈/碳纳米管的柔性应变传感器的研究
发布时间：2021-03-04 20:39
近年来,随着计算机科学、光电子学、材料科学、机械学等领域的协同进步,人工智能技术以前所未有的速度迅猛发展,而由此衍生出的智能可穿戴设备也成为了科研工作者们关注的焦点之一。作为智能可穿戴设备中不可或缺的重要组件之一,柔性应变传感器自然成为了当今科学研究的热点,该类传感器由于可拉伸、灵敏度高等特点,在健康监测、电子皮肤、机器人的关节运动控制等领域具有广泛的应用前景。目前研究和应用最为广泛的应变传感器是电阻式应变传感器,它可以有效地将应变传感介质的物理形变转变为电阻变化,从而达到应变传感的目的。多种材料都可以用作应变传感器中的传感介质,例如金属纳米材料、聚合物材料以及碳纳米材料等。其中,碳纳米材料因其纳米尺度的交叉接触、机械特性和导电性能优异等优点,非常适合用作应变传感器中传感介质的材料。本论文主要内容如下:首先,对以单根碳纳米线圈为载体的应变传感单元的传感特性进行了研究。由于碳纳米线圈有着独特的三维螺旋形貌,使其本身具有良好的弹性,因此具备发生拉伸形变的基本条件。为了使其在拉伸过程中产生导电性的明显改变,本研究以单根碳纳米线圈为应变母体,在其表面依次沉积一层氧化铝薄膜和钛薄膜分别作为绝缘层...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３用“Ｓｔｏｐ－ａｎｄ－Ｇｏ”方法制作的不同尺寸条纹的光学显微镜图片［３１］
??质层。利用这种印刷技术制作的应变传感器的制作过程图如图１．４（ａ）所示，制得的银纳??米颗粒的扫描电子显微镜图片如图１．４（ｂ）所示。这种应变传感器对小压力的响应比较灵??敏，在０－５００Ｐａ的压强下都可以产生比较明显的电阻变化，在３４?Ｐａ的压强下，其灵敏??度达到了?０．５９／Ｐａ。??ａ?Ｓｔｒａｉｎ?ｓｅｎｓｏｒ??Ｓｑｕｅｅｇ＾＾＾Ｔ＾９ＮＰｍｋ?ＣＮＴ－ＡｇＮＰｆｉｌｍ?Ｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｂｓｔ＾＾＾＾?ｂ??图１．４用印刷法制备碳纳米管－银纳米颗粒基柔性应变传感器。（ａ）制作过程??图；（ｂ）印刷法得到的碳纳米管－银纳米颗粒薄膜的扫描电镜图％。??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等人制备了一种石墨烯和热塑性聚氨酯复合的带状结构，然后将这种复合??带状结构浸泡在三氟乙酸银溶液中２小时使该结构膨胀，之后将其从溶液中移出，并用??水合肼对该结构中的银离子进行还原即可形成银纳米颗粒，该结构的表面形貌如图１．５??所示，其中（ａ）图为银纳米颗粒分布的断面图，（ｂ）图为断面放大图，（ｃ）图为银纳??米颗粒的分布图。将石墨烯－银纳米颗粒－热塑性聚氨酯复合结构作为传感介质制成的应??变传感器可以达到１０００％的超高应变量
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZnO纳米线与P（VDF-TrFE）纤维的高柔性应变传感器在可穿戴电子器件方面的应用（英文）[J]. 陈帅,娄正,陈娣,陈照军,姜凯,沈国震. Science China Materials. 2016(03)
本文编号：3063879
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３用“Ｓｔｏｐ－ａｎｄ－Ｇｏ”方法制作的不同尺寸条纹的光学显微镜图片［３１］
??质层。利用这种印刷技术制作的应变传感器的制作过程图如图１．４（ａ）所示，制得的银纳??米颗粒的扫描电子显微镜图片如图１．４（ｂ）所示。这种应变传感器对小压力的响应比较灵??敏，在０－５００Ｐａ的压强下都可以产生比较明显的电阻变化，在３４?Ｐａ的压强下，其灵敏??度达到了?０．５９／Ｐａ。??ａ?Ｓｔｒａｉｎ?ｓｅｎｓｏｒ??Ｓｑｕｅｅｇ＾＾＾Ｔ＾９ＮＰｍｋ?ＣＮＴ－ＡｇＮＰｆｉｌｍ?Ｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｂｓｔ＾＾＾＾?ｂ??图１．４用印刷法制备碳纳米管－银纳米颗粒基柔性应变传感器。（ａ）制作过程??图；（ｂ）印刷法得到的碳纳米管－银纳米颗粒薄膜的扫描电镜图％。??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等人制备了一种石墨烯和热塑性聚氨酯复合的带状结构，然后将这种复合??带状结构浸泡在三氟乙酸银溶液中２小时使该结构膨胀，之后将其从溶液中移出，并用??水合肼对该结构中的银离子进行还原即可形成银纳米颗粒，该结构的表面形貌如图１．５??所示，其中（ａ）图为银纳米颗粒分布的断面图，（ｂ）图为断面放大图，（ｃ）图为银纳??米颗粒的分布图。将石墨烯－银纳米颗粒－热塑性聚氨酯复合结构作为传感介质制成的应??变传感器可以达到１０００％的超高应变量
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZnO纳米线与P（VDF-TrFE）纤维的高柔性应变传感器在可穿戴电子器件方面的应用（英文）[J]. 陈帅,娄正,陈娣,陈照军,姜凯,沈国震. Science China Materials. 2016(03)
本文编号：3063879
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