【摘 要】
：
随着大数据、物联网、人工智能和工业机器人的发展,传感器作为数据采集和反馈系统受到了人们的广泛关注。其中,压力传感器基于对受压强度、压力持续时间、间隔及频率等的监测作用,在近年来迅速发展。柔性压力传感器因其轻量化、便携性和可穿戴等特点,在医疗保健、智能家居和数据监控系统等领域展现出良好的应用前景。然而,作为压力传感器的两个重要传感参数,对于一定的材料体系,在有限的形变空间内,灵敏度和传感范围往往互相
论文部分内容阅读
随着大数据、物联网、人工智能和工业机器人的发展,传感器作为数据采集和反馈系统受到了人们的广泛关注。其中,压力传感器基于对受压强度、压力持续时间、间隔及频率等的监测作用,在近年来迅速发展。柔性压力传感器因其轻量化、便携性和可穿戴等特点,在医疗保健、智能家居和数据监控系统等领域展现出良好的应用前景。然而,作为压力传感器的两个重要传感参数,对于一定的材料体系,在有限的形变空间内,灵敏度和传感范围往往互相制衡。对传感层进行微结构调控可以增加受压状态下额外的导电通路和接触变化,从而显著提高传感器的性能。与单一的微粗糙结构及多孔结构相比,构建分级结构的传感层具有更强的形变能力和更丰富的可形变空间,可实现对灵敏度和传感范围的同向优化。此外,生物系统在长期物种进化中形成了优异的传感性能和优化的结构。其中,动物纤毛结构在压力下的杠杆臂作用;指尖皮肤中微脊结构的应力集中与密布的传感神经使它们具有高度的敏锐性。本文基于微形貌工程,将分级结构和仿生原理相结合,进行较大压力范围内高灵敏的压力传感器设计和制备。研究内容主要分为以下两个部分:一、仿纤毛基Zn O SUSM/MXene分级微结构的压阻传感器的制备与性能研究。受生物纤毛杠杆臂传感机理的启发,构建3D棘刺球状结构可以模拟并充分发挥这种杠杆臂作用。低温水热条件下,氧化锌可形成具有高密度棘刺的3D海胆状微颗粒（Zn O SUSM）。但考虑到Zn O具有较高的电阻,因此进一步引入高导电的柔性Ti3C2Tx型MXene来提高传感层的导电性,促进Zn O SUSM间的电流传输。相对于常规物理共混作用,采用一步水热法合成的Zn O SUSM/MXene复合材料Sg M中,因Zn O SUSM的原位水热生长提升了材料分散的均匀性。在Sg M体系中,Zn O SUSM显示出棘刺球状的3D分级结构;柔性MXene的负载,不仅增加了导电性,且引入褶皱结构。Zn O SUSM结合MXene褶皱的丰富微结构,使得传感层在厚为150μm时,对应器件的灵敏度达89.5 k Pa-1、响应和回复时间为62.70 ms/62.63 ms。相应的器件可探索人体脉搏跳动、喉部吞咽、身体运动等信号。此外,作为概念性验证,其在电码编译和压力阈值警报等方面也展现出良好的应用前景。二、仿皮肤基#PPM/Zn O NR/MXene分级微结构的压阻传感器的制备与性能研究。考虑到上个体系中,传感材料滴铸形成的是较平整的膜层,在此,引入具有较大高度变化的传感层结构来进一步优化传感性能。人体指尖皮肤对外界刺激有良好的感知能力,其中,真皮-表皮处的微脊结构可以在压力下形成良好的接触和有效的应力集中。此外,真皮内密布的传感神经使其可对外界刺激进行灵敏且及时的感知。受此启发,采用模板法制备微脊结构的单面微粗糙聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底,并在基底上原位生长氧化锌纳米棒（Zn O NR）阵列来模拟密布的神经单元。接着,进一步共形负载Ti3C2Tx型MXene,来增强传导性能。最后,具有分级结构的传感层与叉指电极经组装形成器件。压力下,基于应力集中效应、杠杆臂效应和接触变化效应,实现了较大压力范围内的高灵敏传感。该器件在0.15～1.92 k Pa的低压区域和1.92～17.22 k Pa的较大压力范围内,灵敏度分别高达10606.9 k Pa-1和1882.3 k Pa-1,并展示出62.64 ms/62.65 ms的快速响应和回复。这种优异的传感性能,使其对脉搏跳动、说话时的喉部肌肉活动,身体的震颤及压力映射分布等有着良好的监测效果。
其他文献
工业排放的废水中易含有染料、重金属和油污等污染物,若未经有效处理直接排放,会对生态环境造成了严重的危害。在众多水处理技术中,吸附法因其简单高效等优点成为处理污染废水的重要技术手段。而吸附技术的核心是吸附材料的设计和构建。高比表面积、多孔隙结构以及丰富的吸附位点是设计吸附材料的关键。胶原蛋白作为来源自然界的天然高分子,拥有丰富的官能团、且储量丰富、来源广泛、可生物降解,从而在吸附材料构建方面获得了广
山洪灾害是我国自然灾害造成人员伤亡的主要灾种,其防御是防洪减灾工作的难点和薄弱环节。山洪灾害风险评估是制定山洪灾害防御策略的前提。通过对自然环境条件、社会经济状况、人类活动等多方面综合分析,将研究区的山洪灾害风险划分为不同的等级,对制定不同风险区域的防灾减灾措施、服务当地经济社会发展、保障人民财产安全具有重要意义。本文选取河南省和林州市（县级市）两个空间尺度的山洪灾害防治区为研究区域,采用后果逆向
变模温注塑成型是对注射工艺过程模具的温度场进行控制的革新注塑工艺,拓展了注塑工艺的应用范围。然而模具温度升高后,会增加冷却时间,影响成型周期,降低生产效率,所以对其温度场量化分析意义重大。变模温注塑,快速冷却主要是通过流体介质的热对流和热传导实现;快速升温包括模温机高温介质、电加热棒、感应线圈、酒精灯、钨灯、燃气管道等多种方式,不同的温控方法在传热原理、适用条件、加热效率上存在差异,进而引起模具升
目的:疾病在发生早期或者机体未发生器质性变化时,生物标记物水平的变化可以先行为疾病的预警和治疗效果提供可靠数据。作为一种炎性因子C反应蛋白（C-reactive protein,CRP）可以被看作是心血管疾病有力的预示因子,其在生物样品中的含量是心血管疾病分级的重要依据。龈沟液（Gingival crevicular fluid,GCF）是一种存在于牙周结合上皮和沟内上皮,由牙龈结缔组织渗入至牙龈
胶质瘤是颅内最常见具有神经胶质细胞特征的高致死率恶性脑肿瘤,其中多形性胶质母细胞瘤（Glioblastoma Multiforme,GBM）是原发性脑肿瘤中恶性程度最高的一类胶质瘤。因为其治疗后易复发且预后差,生存周期仅为12-15个月,是成人最常见的胶质瘤,发病率每年增加3%。根据世界卫生组织对中枢神经系统肿瘤的分类,GBM因其恶性程度将其评定为四级肿瘤。目前多数癌症的化疗方案已取得了新的突破,
近年来,互联网与产业融合不断加深,以双边平台为代表的平台经济迅速发展,成为资源配置的主流方向。双边平台已经深入到我们生活中的每一部分,承包了我们的衣食住行。消费者作为交易的发起者对平台发展至关重要,平台需要根据目标消费者的购买力来选择恰当的竞争策略。消费者由于购买力存在差异,导致其对麻烦成本存在偏好差异、在不同市场类型下的空间分布存在差异。因此,本文从消费者购买力差异角度出发,对平台类型差异和市场
在制革的准备工段,传统硫化钠、氢氧化钙体系脱毛和分散胶原纤维可为鞣制提供必要的条件,但会产生硫化物、氨氮（NH3-N）、固体悬浮物（SS）等污染物,是制革行业的主要污染源。因此,研究可替代传统硫化钠、氢氧化钙脱毛与分散胶原纤维对于解决准备工段的污染问题具有重要的意义与价值。本文选取高效、清洁、专一的生物酶体系,替代传统化工材料,通过响应面模型研究了在盐/酶体系和复合酶体系脱毛/分散胶原纤维过程中,
互联网经济的快速发展催生了多种在线销售渠道,消费者多样化需求也加速了企业销售模式的转变。直播渠道的出现对企业来说是机遇也是挑战。是否引入直播渠道以及在什么条件下引入是企业面临的首要问题。同时,引入直播渠道后品牌商也应考虑如何与下游主播合作,是选择纯佣金模式还是佣金加坑位费的混合模式。合作模式的不同决定着双方的利润分成。本文将上述两方面结合,探究在直播供应链中品牌商直播渠道引入条件及合作模式选择问题
随着现代城市的快速发展,城市交通系统变得越来越复杂,人们的出行需求也日益增加。然而,城市道路由于空间有限和拥挤,相对难以扩展。交通拥堵可能引发城市道路交通网络运行效率低、交通安全等社会问题,进而阻碍经济发展。在北京、新德里等许多大都市,城市交通拥堵已成为亟待解决的难题。交通拥堵也是蝴蝶效应的一个例子,即使是超大交通网络中的单一道路拥堵,如果管理不当,也可能对整个社会造成巨大损害。本文以城市道路交通
聚乙烯醇缩丁醛（PVB）因其具有诸多优良性能,被广泛应用于汽车、建筑以及航天等领域,尤其在汽车夹层玻璃中间膜方面的市场占比达到了90%以上。随着国民经济的迅速发展,国内汽车行业发展迅速,汽车产业成为支撑国民经济发展的重要产业,促使聚乙烯醇缩丁醛扩产进入高峰期,其行业格局迎来重大改变,对自主研发的聚乙烯醇缩丁醛需求不断增大,开发新型改性聚乙烯醇缩丁醛显得尤为重要。其中制备聚合物基纳米复合材料是改性聚