摩擦起电诱导的机械感知器件与系统集成研究

发布时间：2022-07-14 12:41

　　机械感知能力是机器实现通用人工智能的基础,传统机械感知器件功耗高、交互性弱,难以满足通用人工智能的需求。摩擦起电诱导的机械感知可将机械刺激直接转换为电和光信号,适用于发展新型机械感知器件,但存在感知稳定性差、激发应力阈值高、信号处理与识别能力不足等问题。本文以发展通用人工智能亟需的新型机械感知器件为目标,原位研究了摩擦起电过程的电荷动态行为,控制合成了微孔复合材料和高亮度摩擦发光材料,揭示了环境因素对摩擦电荷转移机制的影响规律和摩擦起电诱导电致发光的物理机制,设计构建了多种摩擦起电诱导的机械感知器件,研制出触控交互和智能触觉感知系统,实现了抗干扰动作识别、触摸交互控制和精准触觉识别。利用扫描探针显微镜对摩擦起电过程中电荷产生、积累、饱和、驻留和逸散的动态行为进行了原位研究。发现了摩擦起电初期电荷积累的现象,提出了通过预先施加循环应力直至摩擦电荷饱和的策略。揭示了温度变化对不同摩擦电荷转移机制中电荷逸散速度的影响规律,证明了离子转移型摩擦起电的热稳定性好。控制合成了石墨烯泡沫骨架微孔复合材料,研究了微孔结构尺寸对摩擦起电性能的影响规律,利用该复合材料与聚苯乙烯纳米球设计构建了摩擦起电诱导... 

【文章页数】：152 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
    2.1 摩擦起电现象的研究历史与机理
        2.1.1 摩擦起电现象的研究历史
        2.1.2 摩擦起电现象的机理
    2.2 摩擦起电诱导的力电转换感知研究
        2.2.1 摩擦起电诱导的力电转换原理
        2.2.2 摩擦起电诱导的力电转换感知器件
    2.3 摩擦起电诱导的力光转换感知研究
        2.3.1 摩擦起电诱导的力光转换原理
        2.3.3 摩擦起电诱导的力光转换感知器件
    2.4 研究目的与内容
3 摩擦起电过程的原位研究
    3.1 摩擦起电过程的原位研究方法
    3.2 摩擦起电过程的电荷动态行为
    3.3 本章小结
4 摩擦起电诱导的动作感知器件构建与应用研究
    4.1 动作感知器件的设计构建
    4.2 器件传感稳定性的调控优化
    4.3 动作感知器件的识别应用
    4.4 本章小结
5 摩擦起电诱导的交互感知器件构建与系统集成研究
    5.1 交互感知器件的设计构建与性能调控
    5.2 交互感知器件的系统集成
    5.3 交互感知系统的触摸控制应用
    5.4 本章小结
6 摩擦起电诱导的触觉感知器件构建与系统集成研究
    6.1 触觉感知器件的设计构建与性能调控
    6.2 触觉感知器件的系统集成
    6.3 触觉感知系统的智能识别应用
    6.4 本章小结
7 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3661144