【摘 要】
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双模柔性传感阵列可以检测空间压力及温度的大小与分布情况,在人工智能、健康医疗等领域中有着广泛的应用。大部分多功能传感器要在外接电源能时能正常工作,电池的废弃与泄漏带来的环境污染不容小觑。伴随着摩擦纳米发电机（TENG）及自驱动技术的兴起,为解决电源的供给问题带来了有效的方案。本课题结合摩擦-起电效应与聚偏氟乙烯（PVDF）的热释电效应,设计出可同时检测压力与温度的双模柔性传感阵列。主要内容如下:（
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双模柔性传感阵列可以检测空间压力及温度的大小与分布情况,在人工智能、健康医疗等领域中有着广泛的应用。大部分多功能传感器要在外接电源能时能正常工作,电池的废弃与泄漏带来的环境污染不容小觑。伴随着摩擦纳米发电机（TENG）及自驱动技术的兴起,为解决电源的供给问题带来了有效的方案。本课题结合摩擦-起电效应与聚偏氟乙烯（PVDF）的热释电效应,设计出可同时检测压力与温度的双模柔性传感阵列。主要内容如下:（1）设计基于摩擦起电效应与静电耦合效应原理的压力传感单元（1×1 cm2）,其中有机硅橡胶（Ecoflex）与Ag作为TENG的摩擦层,并讨论了不同摩擦层表面结构形貌（金字塔、圆柱、圆球阵列）及尺寸对输出性能的影响。其中金字塔阵列（高度1000μm）表面结构的TENG器件具有最好的压力感应性能,其灵敏度1.0 V/KPa,压力响应范围0-24 KPa。（2）选择具有热释电效应的聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜作为温度敏感层。将带有Ag电极的PVDF薄膜与Ecoflex摩擦层贴合。对制备好的器件进行温度响应性能的测试,其中温度响应范围0-60℃,温度-电压的相关系数R2≈0.983,灵敏度0.15 V/℃,响应时间450 ms。该温度传感单元在自驱动温度传感领域中具有潜在的研究价值。（3）通过磁控溅射技术对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底上Ag电极/摩擦层进行图案化处理,结合Ecoflex摩擦层尺寸的设计,将压力传感单元与温度传感单元阵列化设计,使二者集成,制备了3×3（1×1cm2）、4×4（1×1cm2）及2×2（2.4×2.4 mm2）分辨率的压力与温度传感阵列。并且对传感阵列进行手指移动追踪,模拟手指触觉感知的应用与性能测试。实验结果表明双模柔性传感阵列可以同步实现压力与温度的分布及大小的检测,并表现出优异的感知性能。该传感阵列在人机交互、智能机器人等领域有着广阔的应用前景。
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