【摘 要】
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柔性离电式传感器具有灵敏度高、响应范围宽、稳定性高等优点,在可穿戴设备、柔性电子、便携式检测等领域表现出巨大的应用前景,受到国内外科研人员的重点研究。目前,柔性离电式传感器在灵敏度、响应范围等方面仍有较大的优化空间。本文提出一种基于二硫化钼的柔性离电式压力传感器,对其结构设计和制备工艺流程开展了较为系统的研究。论文的主要研究工作如下:(1)基于单层二硫化钼的赝电容特性和双电层电容传感机理,提出了一
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柔性离电式传感器具有灵敏度高、响应范围宽、稳定性高等优点,在可穿戴设备、柔性电子、便携式检测等领域表现出巨大的应用前景,受到国内外科研人员的重点研究。目前,柔性离电式传感器在灵敏度、响应范围等方面仍有较大的优化空间。本文提出一种基于二硫化钼的柔性离电式压力传感器,对其结构设计和制备工艺流程开展了较为系统的研究。论文的主要研究工作如下:(1)基于单层二硫化钼的赝电容特性和双电层电容传感机理,提出了一种柔性离电式压力传感器。同时采用有限元分析法对传感器的工作特性进行分析。仿真结果表明,表面带有倒金字塔微结构且具有较小体积、较薄间隔层的传感器具有更高的灵敏度。(2)对柔性离电式压力传感器进行制备、表征以及测试。采用湿转移法将单层二硫化钼转移至PI/Au柔性衬底上完成电极的制备;同时使用倒金字塔模纸加工出具有微结构的介电离子薄膜;对电极、介电层以及间隔层进行封装,完成传感器的制备。针对传感器的灵敏度、响应范围和疲劳性等性能进行测试表征,实验数据显示本文提出的传感器具有较高的灵敏度、较宽的响应范围以及良好的稳定性和准确性。(3)对柔性离电式压力传感器进行应用验证。本文设计了传感器在关节弯曲检测、机械爪抓取、微小气体检测等场景下的应用。实验证明,该离电式压力传感器在上述测试环境下均可以较好地完成预定目标,具有较为广阔的应用前景。本文提出的基于二硫化钼的离电式压力传感器具有成本低、电容传感性能好等优点,在可穿戴设备、医疗检测、工业制造等方面具有广阔的应用前景。本文的研究结果为离电式压力传感器的后续应用提供了理论依据和实验参考。
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