全贴合石墨烯柔性应变传感器
发布时间：2021-07-15 07:47
传感器是一种能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。它是实现自动检测和自动控制的首要环节,传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,在人们日常生活和生产中扮演重要的角色。随着对传感器需求的提高以及更深入的研究,逐渐暴露一些问题。（1）传统意义上的传感器,主要以硅为衬底,用该材料制备的硅基传感器具有易碎性缺点;（2）硅基传感器衬底不能与皮肤全贴合;（3）硅基传感器的可拉伸性能差,稳定性不强,重复率低,灵敏度低。随着柔性传感器的发展,目前研究也面临几个问题,（1）柔性传感器衬底光滑表面与皮肤粗糙表面不能紧密贴合;（2）柔性传感器信号感知能力弱,不能有效的感应人体关节的弯曲活动;（3）柔性传感器的稳定性差。针对上述问题,本文提出了一种以石墨烯作为感应材料,聚乙烯醇薄膜作为衬底的柔性应变传感器。经表征与测试,该柔性传感器可以与皮肤紧密贴合,并且性能稳定,重复率高,灵敏度高。并在此基础上,给出了该柔性应变传感器的实际应用。本论文完成的主要工作以及结果如下:（1）提出采用石墨片做阳极,Pt做阴极,浓硫酸和氢氧化钾作为电解液的石墨阳极氧化剥离法。通过透射电子显微镜...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
近年来应用于电子皮肤领域的各种柔性器件及其功能特性
图 1-2 金属丝的变形当其受拉力而伸长 dL 时，其横截面积将相应减少 dS，电阻率则因金属晶格畸变因素的影响也变 dρ，从而引起金属丝的电阻改变 dR。将式（1.1）取对数可得：ln R lnL lnS ln (1.2)两边取微分得 d SdSLdLRdR (1.3)由于εx=dL/L 为金属丝轴向应变，εy=dr/r 为金属丝径向应变，且 S=πr2，（r 为金属丝半径）dS 2 rdr(1.4)rdr2d SS(1.5)由于导线处于单向应力状态，在比例极限范围内有： -
第一章 绪论K0称为金属丝的灵敏系数[42]，其意为金属丝产生单位变形时的电阻相对变化的大小。显然，越大，单位应变引起的电阻相对变化越大，即灵敏度越高。从式（1.8）中可以看出，影响 K0的两个因素中，第一项 1+2μ是构件受力后其几何尺寸发生化而引起的；第二项则是构件发生变形时，其自由电子的活动能力和数值均发生变化所致，该项法用解析式表达。因此，只能依靠实验求得 K0值。一般地，金属材料的泊松比μ=0.25~0.4，经过量实验筛选，某些材料的电阻率的变化很小，且和线应变成线性关系。在金属丝弹性变形范围内电阻的相对变化 dR/R 与应变εx成正比，可用增量来表示[42]：0xdK RR (1.9)（2）电阻应变片电阻应变片种类繁多，但其基本结构大体相似，以金属丝绕式应变片结构说明，结构图如图 1所示：将金属电阻丝粘连在基片上，上面覆一层薄膜，使它们变成一个整体，这就是电阻应变片的本结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向海洋传感与探测的光纤传感器研究进展[J]. 陈阳,陈嫒晨,沈翔,戴彬,李进延,杨旅云,戴能利. 海洋技术学报. 2017(05)
[2]光电传感器在工业生产中的应用[J]. 屈科科,解军艳. 通讯世界. 2017(14)
[3]基于nRF24L01模块的中继协作通信系统设计与实现[J]. 谢宁俊,侍孝一,杨洁,陈瑞. 现代电子技术. 2015(21)
[4]碳纳米管柔性应变传感器的研究[J]. 蔡乐,周维亚,解思深,宋礼. 现代物理知识. 2014(02)
[5]氧化石墨热解膨胀氢气还原法制备石墨烯的研究[J]. 同鑫,程琥,曾若生. 材料导报. 2014(02)
[6]基于可靠性强化试验的硅基压力传感器设计改进[J]. 郑浩,李延夫,孙礼,杜健. 仪表技术与传感器. 2011(12)
[7]电阻应变效应与电阻应变式传感器[J]. 李洪津,邹来智,史延龄. 现代物理知识. 2006(06)
硕士论文
[1]用于柔性触控传感器的大尺寸石墨烯转移技术研究[D]. 郭成坤.合肥工业大学 2017
本文编号：3285317
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
近年来应用于电子皮肤领域的各种柔性器件及其功能特性
图 1-2 金属丝的变形当其受拉力而伸长 dL 时，其横截面积将相应减少 dS，电阻率则因金属晶格畸变因素的影响也变 dρ，从而引起金属丝的电阻改变 dR。将式（1.1）取对数可得：ln R lnL lnS ln (1.2)两边取微分得 d SdSLdLRdR (1.3)由于εx=dL/L 为金属丝轴向应变，εy=dr/r 为金属丝径向应变，且 S=πr2，（r 为金属丝半径）dS 2 rdr(1.4)rdr2d SS(1.5)由于导线处于单向应力状态，在比例极限范围内有： -
第一章 绪论K0称为金属丝的灵敏系数[42]，其意为金属丝产生单位变形时的电阻相对变化的大小。显然，越大，单位应变引起的电阻相对变化越大，即灵敏度越高。从式（1.8）中可以看出，影响 K0的两个因素中，第一项 1+2μ是构件受力后其几何尺寸发生化而引起的；第二项则是构件发生变形时，其自由电子的活动能力和数值均发生变化所致，该项法用解析式表达。因此，只能依靠实验求得 K0值。一般地，金属材料的泊松比μ=0.25~0.4，经过量实验筛选，某些材料的电阻率的变化很小，且和线应变成线性关系。在金属丝弹性变形范围内电阻的相对变化 dR/R 与应变εx成正比，可用增量来表示[42]：0xdK RR (1.9)（2）电阻应变片电阻应变片种类繁多，但其基本结构大体相似，以金属丝绕式应变片结构说明，结构图如图 1所示：将金属电阻丝粘连在基片上，上面覆一层薄膜，使它们变成一个整体，这就是电阻应变片的本结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向海洋传感与探测的光纤传感器研究进展[J]. 陈阳,陈嫒晨,沈翔,戴彬,李进延,杨旅云,戴能利. 海洋技术学报. 2017(05)
[2]光电传感器在工业生产中的应用[J]. 屈科科,解军艳. 通讯世界. 2017(14)
[3]基于nRF24L01模块的中继协作通信系统设计与实现[J]. 谢宁俊,侍孝一,杨洁,陈瑞. 现代电子技术. 2015(21)
[4]碳纳米管柔性应变传感器的研究[J]. 蔡乐,周维亚,解思深,宋礼. 现代物理知识. 2014(02)
[5]氧化石墨热解膨胀氢气还原法制备石墨烯的研究[J]. 同鑫,程琥,曾若生. 材料导报. 2014(02)
[6]基于可靠性强化试验的硅基压力传感器设计改进[J]. 郑浩,李延夫,孙礼,杜健. 仪表技术与传感器. 2011(12)
[7]电阻应变效应与电阻应变式传感器[J]. 李洪津,邹来智,史延龄. 现代物理知识. 2006(06)
硕士论文
[1]用于柔性触控传感器的大尺寸石墨烯转移技术研究[D]. 郭成坤.合肥工业大学 2017
本文编号：3285317
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